JP2005329265A - Tissue heating and ablation system and method using predicted temperature for monitoring and control - Google Patents

Tissue heating and ablation system and method using predicted temperature for monitoring and control Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for obtaining medical treatment result in a consistent system not causing any contingency by controlling the application of energy for performing body tissue ablation with high reliability while monitoring. <P>SOLUTION: A device for heating body tissue includes: an energy emitting electrode to heat the tissue; a sensing element for measuring the temperature in the electrode part; and a processing element for sampling one or more temperatures measured by the sensing element to derive the temperature estimation for the future time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

発明の技術分野
本発明は、一般的な概念としては、人体の内部領域に損傷を作るシステム及び方法に関するが、更に限定した概念の下では、心臓疾患の治療のために行われる臓器組織アブレーションのためのシステム及び方法に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to systems and methods for creating damage to internal regions of the human body, but under a more limited concept, it is performed for the treatment of heart disease. The present invention relates to a system and method for organ tissue ablation.

発明の背景
医師は、今日では医学的治療においてカテーテルを利用して人体の内部領域に到達することができる。また一部ではカテーテル本体がその先端にエネルギー放射部を持ち人体組織のアブレーションも行われる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Physicians can now use catheters in medical treatments to reach internal regions of the human body. Further, in some cases, the catheter body has an energy radiating portion at its tip, and ablation of human tissue is also performed.

これらの治療を行うにあたり、医師はエネルギー放射部がアブレーションを行う組織と接触する際、安定した一様な制御を求められる。また接触の確立の上で、医師は慎重にアブレーションを行うためのエネルギーを組織に伝えるための要素に加えなくてはならない。   In performing these treatments, doctors are required to have stable and uniform control when the energy radiating part comes into contact with the tissue to be ablated. Also, in establishing contact, physicians must carefully add to the elements to transmit energy to the tissue for ablation.

カテーテルを利用した心臓組織アブレーションを行う上で、エネルギーの放射における微妙な制御の必要性は絶対の要件である。これらの電気生理学的治療と呼ばれる治療は、不整脈と呼ばれる心拍数異変の治療に拡大的に普及しつつある。心臓アブレーション処理の典型としては、無線周波(RF)エネルギーの利用により、心臓組織に損傷を形成する。   In performing cardiac tissue ablation using a catheter, the need for subtle control in the emission of energy is an absolute requirement. These so-called electrophysiological treatments are becoming increasingly popular for the treatment of heart rate anomalies called arrhythmias. Typically, cardiac ablation processes create damage to cardiac tissue through the use of radio frequency (RF) energy.

本発明の主要目的は、人体組織アブレーションを行うためのエネルギーの適用を、監視を行いながら信頼性の高い制御で行うことによって、一貫した不測の事態が発生することのない方式にて、治療上の結果を得るためのシステム及び方法を提供することである。   The main object of the present invention is to apply energy for human tissue ablation with reliable control while monitoring, in a manner that does not cause consistent and unforeseen circumstances, And providing a system and method for obtaining the results.

(項目1)人体組織を加熱するための装置において、 エネルギーを放射し人体組織を加熱するための電極と、 その電極部において温度を計測するための感知要素と、 その感知要素にて計測される1つ又はそれ以上の温度をサンプリングし、それから将来時期のための温度予測を導出するための処理要素と、からなることを特徴とする装置。
(項目2)項目1記載の人体組織を加熱するための装置において、 処理要素が感知要素によって測定される期間温度における変化をサンプリングし温度予測を導出することを特徴とする装置。
(項目3)項目1記載の装置において、 処理要素が温度予測に基づき出力を生成することを特徴とする装置。
(項目4)項目3記載の装置において、 処理要素が温度予測の規定温度に対する比較に基づき出力を生成することを特徴とする装置。
(項目5)項目4記載の装置において、 規定温度が期間における定数を基本的にそのままにすることを特徴とする装置。
(項目6)項目4記載の装置において、 規定温度が少なくとも1度、時間の関数として変化することを特徴とする装置。
(項目7)項目4記載の装置において、 処理要素が規定温度を設定する ための入力を含むことを特徴とする装置。
(項目8)項目1記載の装置において、 処理要素が1つもしくはそれ以上のパラメーターを温度予測を導出するために設定するための入力を含むことを特徴とする装置。
(項目9)項目8記載の装置において、入力が、処理要素が温度予測を導出する時に、少なくともパラメーターのうちの1つの変化させるための手段を含むことを特徴とする装置。
(項目10)組織加熱のために電極に対してエネルギーを供給するための装置において、 電気的に電極と接続され、組織加熱のために電極にエネルギーを共給するべく適応されるジェネレーターと、そのジェネレーターに接続されて、電力を電極に供給する制御装置と、 更にその制御装置は、 電極部にて温度を計測する感知要素と、 感知要索によって期間的に計測される1つまたはそれ以上の温度をサンプリングし、それらから将来時期のための温度予測を導出し、更にその温度予測に基づき信号を生成しジェネレーターに対する電力の供給を制御する処理要素と、からなる制御装置と、からなることを特徴とする装置。
(項目11)項目10記載の装置において、 処理要素が温度予測を規定温度と比較し、比較に基づき信号を生成することを特徴とする装置。
(項目12)項目11記載の装置において、 継続的に規定温度が本質的にそのままの値でいることを特徴とする装置。
(項目13)項目11記載の装置において、 規定温度が少なくとも1度時間の関数として変化する値からなることを特徴とする装置。
(項目14)項目10記載の装置において、 処理要素が規定温度を設定するための入力を含むことを特徴とする装置。
(項目15)項目10記載の装置において、 処理要素が温度予測を導出するための1つまたはそれ以上のパラメーターを設定するための入力を含むことを特徴とする装置。
(項目16)項目15記載の装置において、入力が、処理要素が温度をサンプリングし、温度予測を導出する時、少なくともパラメータの1つを変化させるのための手段を含むことを特徴とする装置。
(項目17)項目10記載の装置において、 処理要素が温度予測を平均することを特徴とする装置。
(項目18)項目10記載の装置において、 処理要素が温度予測を平均するために選択時間の定数とともに低域フィルター要素を含むことを特徴とする装置。
(項目19)項目18記載の装置において、 処理要索が低域フィルターの時間定数を設定するための入力を含むことを特徴とする装置。
(項目20)項目10記載の装置において、 ジェネレーターが無線周波エネルギーを供給することを特徴とする装置。
(項目21)組織アブレーションのための装置において、 電気的に電極に接続され、人体組織をアブレーションするためのエネルギーを電極に供給するために適用されるジェネレーターと、そのジェネレーターに接続され、電力をジェネレーターに洪給する制御装置と、 更にその制御装置は、電極部にて温度を計測する感知要素と、 処理要素と、 更にその処理要素は、 その感知要素によって期間的に計測される1つまたはそれ以上の温度をサンプリングし、それらから、将来時期のための温度予測を導出するための第一手段と、温度予測を規定温度と比較し、その比較に基づき電力要求信号を生成するための第二手段と、 電力要求信号をジェネレーターに対して供給される電力を示す信号と比較し、その比較に基づきジェネレーターに対して共給される電力を調整するための第三手段と、からなる処理要索と、 からなることを特徴とする装置。
(項目22)項目21記載の装置において、 第一手段が温度予測を導出するために、1つあるいはそれ以上のパラメーターを設定するために入力を含むことを特徴とする装置。
(項目23)項目22記載の装置において、 入力が、第一手段が温度予測を導出する時、少なくともパラメーターの1つを変化させるための手段を含むことを特徴とする装置。
(項目24)項目22記載の装置において、 第二手段が、少なくともある程度、温度予測及び規定温度との間の差に基づいて電力要求信号を生成することを特徴とする装置。
(項目25)項目24記載の装置において、 第二手段が、少なくともある程度、その差の継続的な変化に基づいて電力要求信号を生成することを特徴とする装置。
(項目26)項目25記載の装置において、 第二手段が、少なくともある程度、継続的な差に変化がある所の率に基づいて電力要求信号を生成することを特徴とする装置。
(項目27)項目21記載の装置において、 規定の温度が継続的に本質的にそのままでいる値からなることを特徴とする装置。
(項目28)項目21記載の装置において、 規定温度が少なくとも1度時間の関数として変化する値からなることを特徴とする装置。
(項目29)項目21記載の装置において、 処理要素が規定温度を設定するための入力を含むことを特徴とする装置。
(項目30)人体組織をアブレーションするための方法において、電極に対するアブレーションエネルギーを供給するステップと、 その電極部における温度を感知するステップと、 1つもしくはそれ以上の感知温度をサンプリングし、それらより将来期間のための温度予測を導出するステッブと、そして、少なくともある程度その温度予測に基づきアブレーションエネルギーの供給を制御する信号を生成するステップと、 からなることを特徴とする方法。
(項目31)項目30記載の方法において、 信号を生成するステッブが温度予測の規定温度に対する比較及びその比較に基づく信号の生成からなることを特徴とする装置。
(Item 1) In an apparatus for heating human tissue, an electrode for radiating energy to heat human tissue, a sensing element for measuring temperature at the electrode part, and measurement by the sensing element A processing element for sampling one or more temperatures and then deriving a temperature prediction for a future time period.
(Item 2) The apparatus for heating human tissue according to item 1, wherein the processing element samples a change in temperature during a period measured by the sensing element to derive a temperature prediction.
(Item 3) The apparatus according to item 1, wherein the processing element generates an output based on the temperature prediction.
(Item 4) The apparatus according to item 3, wherein the processing element generates an output based on a comparison with respect to the specified temperature of the temperature prediction.
(Item 5) The device according to item 4, wherein the specified temperature basically keeps the constant in the period.
(Item 6) The device according to item 4, wherein the specified temperature changes at least once as a function of time.
(Item 7) The apparatus according to item 4, wherein the processing element includes an input for setting a specified temperature.
8. The apparatus of claim 1, wherein the processing element includes an input for setting one or more parameters to derive a temperature prediction.
9. The apparatus of claim 8, wherein the input includes means for changing at least one of the parameters when the processing element derives a temperature prediction.
(Item 10) An apparatus for supplying energy to an electrode for tissue heating, a generator electrically connected to the electrode and adapted to supply energy to the electrode for tissue heating, and A controller connected to the generator for supplying power to the electrodes, and further comprising a sensing element for measuring the temperature at the electrodes, and one or more of which are measured periodically by the sensing element A control device comprising: processing elements that sample temperatures, derive temperature predictions for future periods therefrom, generate signals based on the temperature predictions, and control power supply to the generator; Features device.
(Item 11) The apparatus according to item 10, wherein the processing element compares the temperature prediction with a specified temperature and generates a signal based on the comparison.
(Item 12) The apparatus according to item 11, wherein the specified temperature is continuously the value as it is.
(Item 13) The apparatus according to item 11, wherein the specified temperature is a value that changes at least once as a function of time.
(Item 14) The apparatus according to item 10, wherein the processing element includes an input for setting the specified temperature.
15. The apparatus of claim 10, wherein the processing element includes an input for setting one or more parameters for deriving a temperature prediction.
16. The apparatus of claim 15, wherein the input includes means for changing at least one of the parameters when the processing element samples the temperature and derives a temperature prediction.
(Item 17) The apparatus according to item 10, wherein the processing element averages the temperature prediction.
18. The apparatus of claim 10, wherein the processing element includes a low pass filter element with a constant selection time to average the temperature prediction.
(Item 19) The apparatus according to item 18, wherein the processing line includes an input for setting a time constant of the low-pass filter.
(Item 20) The apparatus according to item 10, wherein the generator supplies the radio frequency energy.
(Item 21) In a device for tissue ablation, a generator electrically connected to an electrode and applied to supply energy to ablate human tissue to the electrode, and a generator connected to the generator to generate electric power And a control element comprising: a sensing element for measuring the temperature at the electrode; a processing element; and the processing element is one or more of which are periodically measured by the sensing element. A first means for sampling the above temperatures and deriving a temperature prediction for a future period therefrom, and a second means for comparing the temperature prediction with a specified temperature and generating a power demand signal based on the comparison. And means for comparing the power demand signal with a signal indicating the power supplied to the generator and A third means for adjusting the power to be fed co-Te, and the processing main ropes composed of a device characterized by comprising the.
(Item 22) The apparatus of item 21, wherein the first means includes an input to set one or more parameters to derive a temperature prediction.
23. The apparatus of claim 22, wherein the input includes means for changing at least one of the parameters when the first means derives a temperature prediction.
(Item 24) The apparatus according to item 22, wherein the second means generates the power request signal based at least in part on the difference between the temperature prediction and the specified temperature.
(Item 25) The device according to item 24, wherein the second means generates the power request signal based on a continuous change of the difference at least to some extent.
(Item 26) The device according to item 25, wherein the second means generates the power request signal based on a rate at which the continuous difference is changed at least to some extent.
(Item 27) The device according to item 21, wherein the specified temperature consists of a value that remains essentially unchanged.
(Item 28) The apparatus according to item 21, wherein the specified temperature is a value that changes at least once as a function of time.
(Item 29) The apparatus according to item 21, wherein the processing element includes an input for setting the specified temperature.
(Item 30) In a method for ablating human body tissue, supplying ablation energy to an electrode; sensing a temperature at the electrode; sampling one or more sensed temperatures; A step of deriving a temperature prediction for the period, and generating a signal for controlling the supply of ablation energy based at least in part on the temperature prediction.
(Item 31) The method according to item 30, wherein the step for generating the signal comprises a comparison of the temperature prediction to a specified temperature and generation of a signal based on the comparison.

発明の概要
本発明は、温度感知を用いて人体組織の加熱アブレーション処理を信頼性の高い制御にて行うシステム及び方法を提供するものである。
本発明の一態様は、人体組織を加熱するための装置及びそれに関連する方法を提供する。この装置及び方法は電極よりエネルギーを放射することにより人体組織を加熱する。この装置及び方法はまた電極部にて温度を計測する。この装置及び方法は1つまたはそれ以上の温度を計測し、それらを基に将来時期における温度予測を行う。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a system and method for performing reliable thermal ablation processing of human tissue using temperature sensing.
One aspect of the present invention provides an apparatus and associated method for heating human tissue. This apparatus and method heats human tissue by radiating energy from an electrode. This apparatus and method also measures temperature at the electrode section. This apparatus and method measures one or more temperatures and makes temperature predictions in the future based on them.

本発明の別の態様は、この装置及び方法は信号を生成し、少なくともある程度の、温度予測に基づいて電極に与えるエネルギーの供給を制御することである。   Another aspect of the present invention is that the apparatus and method generates a signal and controls the supply of energy applied to the electrode based at least in part on the temperature prediction.

望ましい実施例では、この装置及び方法は、少なくともある程度、予測された温度と規定の温度との間で行った比較に基づいて信号を生成する。   In a preferred embodiment, the apparatus and method generates a signal based at least in part on a comparison made between the predicted temperature and the specified temperature.

この装置及び方法は、電極に与えるエネルギーの供給を調節することにより電極部における規定の温度を維持する。   The apparatus and method maintain a defined temperature at the electrode section by adjusting the supply of energy applied to the electrode.

ある実施例では、規定温度は電極がエネルギーを放射することにより組織を加熱する間、定数を保持する値である。また別の実施例では、規定温度は電極がエネルギーを発し組織を加熱する間に、少なくとも一度変化している。   In one embodiment, the specified temperature is a value that maintains a constant while the electrode heats the tissue by emitting energy. In another embodiment, the specified temperature changes at least once while the electrode emits energy and heats the tissue.

この装置及び方法は、本発明の特徴を具体化したもので、心臓アブレーション分野における利用に非常に適したものである。またこの装置及び方法は、その他の組織に対する加熱アブレーションにおいてもその使用が適用できる。例えば、本発明の様々な態様は、前立腺、脳、胆嚢、子宮、及び身体のその他の領域において、必ずしもカテーテルを基にしていないシステムを使用して組織アブレーションを行う作業に適用できる。   This device and method embodies the features of the present invention and is well suited for use in the field of cardiac ablation. The apparatus and method can also be used in heat ablation of other tissues. For example, the various aspects of the present invention can be applied to performing tissue ablation in the prostate, brain, gallbladder, uterus, and other areas of the body using systems that are not necessarily catheter based.

本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明及び図面、更に添付の請求の範囲で記述される。   Other features and advantages of the invention are described in the following description and drawings, as well as the appended claims.

発明の詳細な説明
図1は、本発明の特徴を具体化するものとして、人体組織アブレーションを行うためのシステム10を示している。
図示されている実施例では、システム10は無線周波エネルギーを発し組織アブレーションを行うジェネレーター12を持つ。もちろん、その他の種類のエネルギーでも組織アブレーションの目的を果たすことは可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIG. 1 illustrates a system 10 for performing human tissue ablation, embodying features of the present invention.
In the illustrated embodiment, the system 10 has a generator 12 that emits radio frequency energy and performs tissue ablation. Of course, other types of energy can serve the purpose of tissue ablation.

システム10はまた、無線周波を放射するアブレーション電極16を備えた操縦可能なカテーテル14を持つ。図示された実施例では、アブレーション電極16は白金製である。   The system 10 also has a steerable catheter 14 with an ablation electrode 16 that emits radio frequency. In the illustrated embodiment, the ablation electrode 16 is made of platinum.

図示された実施例では、システム10は単極モードで稼動する。この構成では、システム10は、第二の中性電極18として働く皮膚パッチ電極を持つ。使用に際して、中性電極18は患者の背中もしくはその他の外皮部分に張り付けられる。   In the illustrated embodiment, the system 10 operates in a unipolar mode. In this configuration, the system 10 has a skin patch electrode that serves as the second neutral electrode 18. In use, the neutral electrode 18 is affixed to the patient's back or other skin portion.

または、システム10は双極モードでも稼動する。このモードでの場合、カテーテル14は両方の電極を備える。   Alternatively, the system 10 operates in bipolar mode. In this mode, the catheter 14 includes both electrodes.

システム10は様々な環境で利用できるが、この明細書では、心臓アブレーション療法上に使用される時のシステム10として記述する。   Although the system 10 can be utilized in a variety of environments, it is described herein as the system 10 when used on cardiac ablation therapy.

この目的での利用において、医師はカテーテル14を操作し、主要な静脈又は動脈(典型的には大腿静脈又は大腿動脈)を通して、治療を要する心臓の内部領域へ達す。そして更に、医師はカテーテル14を操作して、アブレーション対象である心臓中の組織と接触する部分に電極16を配置する。利用者はジェネレーター12から電極16を通して無線周波エネルギーを当て、接触した組織上をアブレーションし損傷を形成する。   In use for this purpose, the physician manipulates the catheter 14 and through the main vein or artery (typically the femoral vein or femoral artery) to the internal region of the heart that requires treatment. Further, the doctor operates the catheter 14 to place the electrode 16 in a portion that contacts the tissue in the heart to be ablated. A user applies radio frequency energy from the generator 12 through the electrode 16 to ablate and form damage on the contacted tissue.

I.アブレーションカテーテル
図1に示される実施例では、カテーテル14は、ハンドル20、ガイド管22、及び電極16を備えた末端のチップ24を持つ。
I. Ablation Catheter In the embodiment shown in FIG. 1, the catheter 14 has a distal tip 24 with a handle 20, a guide tube 22, and an electrode 16.

ハンドル20はカテーテルのチップ24の操縦機構26を包含する。ケーブル28は、ハンドル20の後方から延び、プラグを持つ(図示省略)。このプラグはカテーテル14に接続し、ジェネレーター12まで延び、無線周波エネルギーをアブレーション電極16へ伝導する。   The handle 20 includes a steering mechanism 26 for the catheter tip 24. The cable 28 extends from the rear of the handle 20 and has a plug (not shown). This plug connects to the catheter 14 and extends to the generator 12 to conduct radio frequency energy to the ablation electrode 16.

左右の操縦ワイヤ(図示省略)はガイド管22を通り延びており、操縦機構26を、チップ24の左右の両サイドと相互連結している。操縦機構26を左に回転させると左の操縦ワイヤが引っ張られチップ24は左側に曲る。また操縦機構26を右に回転させると右の操縦ワイヤが引っ張られチップ24は右側に曲る。
このようにして医師はアブレーション電極16を操り、アブレーションすべき組織に接触をする。
Left and right steering wires (not shown) extend through the guide tube 22 and interconnect the steering mechanism 26 with the left and right sides of the tip 24. When the steering mechanism 26 is rotated to the left, the left steering wire is pulled and the tip 24 bends to the left. When the steering mechanism 26 is rotated to the right, the right steering wire is pulled and the tip 24 bends to the right.
In this way, the doctor manipulates the ablation electrode 16 to contact the tissue to be ablated.

これとその他の種類のアブレーション要素10用のステアリング機構の詳細は、ランクイスト(Lunquist)及びトンプソン(Thompson)の米国特許第5,254,088号で開示されており、これは参考のため本明細書に含まれている。   Details of the steering mechanism for this and other types of ablation elements 10 are disclosed in US Pat. No. 5,254,088 to Lunquist and Thompson, which is included herein for reference. ing.

A.温度感知
図2から図4で示す如く、アブレーション電極16は少なくとも1つの温度感知要素30を備えている。後により詳細に述べるが、ジェネレータ12が電極16に加える電力は、少なくともある程度、要素30によって感知された温度状態によって設定される。
A. Temperature Sensing As shown in FIGS. 2-4, the ablation electrode 16 includes at least one temperature sensing element 30. As will be described in more detail below, the power that generator 12 applies to electrode 16 is set at least in part by the temperature conditions sensed by element 30.

図3から図4に図示された実施例では、アブレーション電極16は、そのチップの先端部の内部に筒32を持つ。温度感知要素30はこの筒32内の空間を占めている。   In the embodiment shown in FIGS. 3 to 4, the ablation electrode 16 has a cylinder 32 inside the tip of the tip. The temperature sensing element 30 occupies a space in the cylinder 32.

図3から図4では、温度感知要素30は、2本のリードワイヤ36及び38と連携した小ビーズ形のサーミスター34を持つ。サーミスター34の温度感知チップは組織接触時にアブレーション電極16のチップ先端部で露出される。サーミスター34のタイプについては、商品番号111-202CAK-BD1としてマサチューセッツ州のフェンウォル社(FenwalCo.)より購入することができる。リードワイヤ36及び38については、#36AWGシグナルワイヤCu+クラッドスチール(強絶縁体)にて製造されている。   In FIGS. 3-4, the temperature sensing element 30 has a bead-shaped thermistor 34 associated with two lead wires 36 and 38. The temperature sensing tip of the thermistor 34 is exposed at the tip end of the ablation electrode 16 during tissue contact. The thermistor 34 type can be purchased from Fenwal Co. of Massachusetts as product number 111-202CAK-BD1. The lead wires 36 and 38 are made of # 36 AWG signal wire Cu + clad steel (strong insulator).

電極筒32を含めサーミスター34及びリードワイヤ36及び38はポッティング合成物40におおわれている。リードワイヤ36及び38は更に絶縁シース42によって遮蔽されている。合成物40及びシース42とは共にそれを取り巻くアブレーション電極16から電気的にサーミスター34を絶縁している。   The thermistor 34 and lead wires 36 and 38 including the electrode cylinder 32 are covered with a potting composition 40. Lead wires 36 and 38 are further shielded by an insulating sheath 42. Both the composite 40 and the sheath 42 electrically insulate the thermistor 34 from the ablation electrode 16 surrounding it.

ポッティング合成物40及び絶縁シース42は様々な種類の材質により製造が可能である。図示された実施例では、ロクタイト接着剤がポッティング合成物40の役目を果たしている。ただし、その他のサイアノアクリレイト接着剤、RTV接着剤、ポリウレタン、エポキシ、その他の同様なものを利用してもよい。シース42はポリアミド製であるが、一般的な電気絶縁用素材であればその他のものでも利用可能である。   The potting compound 40 and the insulating sheath 42 can be manufactured from various types of materials. In the illustrated embodiment, the Loctite adhesive serves as the potting composition 40. However, other sianoacrylate adhesives, RTV adhesives, polyurethanes, epoxies, and other similar ones may be used. The sheath 42 is made of polyamide, but other materials can be used as long as they are general electric insulation materials.

図示された望ましい実施例では、熱絶縁管44が更にサーミスター34及びリードワイヤ36及び38を包んでいる。熱絶縁管44はそれ自身で接着剤のように筒32の内壁と接合することができる。   In the preferred embodiment shown, the thermal insulation tube 44 further encloses the thermistor 34 and lead wires 36 and 38. The heat insulation tube 44 can be joined to the inner wall of the cylinder 32 like an adhesive by itself.

管44の熱絶縁素材は様々である。図示された実施例では、素材はポリアミドであり壁の厚さの約0.003インチ(約0.0762ミリ)を占めている。その他マイラー又はケイプトンなどの熱絶縁素材も利用可能である。   There are various thermal insulation materials for the tube 44. In the illustrated embodiment, the material is polyamide and occupies about 0.003 inches of wall thickness. Other heat insulating materials such as Mylar or Capeton can also be used.

サーミスター34のリードワイヤ36及び38はガイド管22を通り及びカテーテルのハンドル20内を通っている。その箇所においてリードワイヤ36及び38はハンドル20から延びるケーブル28と電気的に連結する。ケーブル28はジェネレーター12と接続し、温度信号をサーミスター34からジェネレーター12へ伝達する。
図示された望ましい実施例では(図10が示すように)、ハンドル20はサーミスター34のギャリブレーション要素RCALを備える。要素RCALは様々なサーミスターの中の名目上の抵抗における偏差とみなされる。カテーテル10の製造過程においてサーミスター34の抵抗は、例えば摂氏75度というように、既知の温度として調整される。キャリブレーション要素RCALはその調整値と等しい抵抗値を持つ。また、この詳細については後程述べることとする。
The lead wires 36 and 38 of the thermistor 34 pass through the guide tube 22 and into the catheter handle 20. At that point, the lead wires 36 and 38 are electrically connected to the cable 28 extending from the handle 20. The cable 28 is connected to the generator 12 and transmits a temperature signal from the thermistor 34 to the generator 12.
In the preferred embodiment shown (as FIG. 10 shows), the handle 20 comprises a thermistor 34 calibration element R CAL . The element R CAL is considered a deviation in nominal resistance among various thermistors. During the manufacturing process of the catheter 10, the resistance of the thermistor 34 is adjusted to a known temperature, for example, 75 degrees Celsius. The calibration element R CAL has a resistance value equal to the adjustment value. Details will be described later.

II.RFジェネレーター
図5が示す如く、ジェネレーター12はメイン分離トランスフォーマー50を通して、電源線52及び戻り線54と接続する無線周波電力源48を持つ。電源線52はアブレーション電極16へ至り、戻り線54は中性電極18より延びている。
II. RF Generator As shown in FIG. 5, the generator 12 has a radio frequency power source 48 connected to a power line 52 and a return line 54 through a main isolation transformer 50. The power line 52 reaches the ablation electrode 16, and the return line 54 extends from the neutral electrode 18.

図示された実施例では、心臓アブレーションに利用される際、電力源48は500kHzの無線周波で50ワットまでの供給を行えるよう典型的な調整がなされている。   In the illustrated embodiment, the power source 48 is typically tuned to deliver up to 50 watts at a 500 kHz radio frequency when utilized for cardiac ablation.

ジェネレーター12は更に、第一プロセス段階56を備えている。第一プロセス段階56は入力値として、瞬時の電力信号P(t)、設定温度値TSET、及び温度制御信号TCONTROLを受け取る。規定基準を基にこれらの入力値を分析し、第一プロセス段階56は要求電力信号PDEMANDを導出する。 The generator 12 further comprises a first process stage 56. The first process stage 56 receives as input values an instantaneous power signal P (t) , a set temperature value T SET and a temperature control signal T CONTROL . Analyzing these input values based on specified criteria, the first process stage 56 derives the required power signal P DEMAND .

ジェネレーター12はまた、第二プロセス段階58を持つ。第二プロセス段階58は、入力値として要求電力信号PDEMANDを第一プロセス段階56から受け取る。第二プロセス段階58はまた、入力値として瞬時の電力信号P(t)及び最高出力値PMAXを受け取る。規定基準に基づきこれらの入力値を分析を行い第二プロセス段階58は電力源の無線周波電圧の大きさを調整することによりP(t)として表現される生成する電力の量を調整する。 The generator 12 also has a second process stage 58. The second process stage 58 receives the required power signal P DEMAND from the first process stage 56 as an input value. The second process stage 58 also receives the instantaneous power signal P (t) and the maximum output value P MAX as input values. Analyzing these input values based on specified criteria, the second process stage 58 adjusts the amount of power generated, expressed as P (t) , by adjusting the magnitude of the radio frequency voltage of the power source.

ジェネレーター12は概略形式としてではあろが、図1に示される会話型のユーザインタフェース13を持つことが望まれる。インタフェース13は、ごく普通の手段として、ごく普通の入力装置(例えば、キーボード又はマウス)、出力ディスプレイ装置(例えば、グラフィックディスプレイモニタ又はCRT)、及びオーディオ及びビジュアルアラーム、などの利用が十分可能とされている。   It is desirable that the generator 12 has the interactive user interface 13 shown in FIG. The interface 13 is sufficiently usable as a normal means such as a normal input device (for example, a keyboard or a mouse), an output display device (for example, a graphic display monitor or CRT), and an audio and visual alarm. ing.

A.第一プロセス段階
第一プロセス段階56に対し生成される電力信号P(t)の入力値は倍率器60によって生成される。倍率器60は分離電流感知トランスフォーマー62から瞬時の電流信号I(t)を、及び分離電圧感知トランスフォーマー64からは瞬時の電圧信号V(t)を受け取る。
A. First process stage
The input value of the power signal P (t) generated for the first process stage 56 is generated by the multiplier 60. The multiplier 60 receives the instantaneous current signal I (t) from the separated current sensing transformer 62 and the instantaneous voltage signal V (t) from the separated voltage sensing transformer 64.

分離電流感知トランスフォーマー62は戻り線54と電気的に連結している。トランスフォーマー62はアブレーション電極16によって放射され人体組織を通過し中性電極18へ達する瞬時の無線周波電流I(t)を計測する。 The isolation current sensing transformer 62 is electrically connected to the return line 54. The transformer 62 measures the instantaneous radio frequency current I (t) emitted by the ablation electrode 16, passing through the human tissue and reaching the neutral electrode 18.

分離電圧感知トランスフォーマー64は電源線52及び戻り線54との間で電気的に連結している。電圧感知トランスフォーマー64は人体組織を横切るアブレーション電極16及び中性電極18の間の瞬時の無線周波電圧V(t)を計測する。 The isolation voltage sensing transformer 64 is electrically connected between the power supply line 52 and the return line 54. The voltage sensing transformer 64 measures the instantaneous radio frequency voltage V (t) between the ablation electrode 16 and the neutral electrode 18 across the body tissue.

倍率器60はI(t)とV(t)とを掛け合わせて低域フィルター61を通り細かい波を取り除いた瞬時の無線周波出力P(t)を求める。フィルターされたP(t)は第一プロセス段階への出力の入力信号としての役割を果たす。 The multiplier 60 multiplies I (t) and V (t) to obtain an instantaneous radio frequency output P (t) that passes through the low-pass filter 61 and removes fine waves. The filtered P (t) serves as an input signal for the output to the first process stage.

図示された望ましい実施例では、ジェネレーター12はその全体的なインタフェース13の一部としてP(t)を表示するためのディスプレイ110(図1も参照のこと)を持つ。 In the preferred embodiment shown, the generator 12 has a display 110 (see also FIG. 1 ) for displaying P (t) as part of its overall interface 13.

第一プロセス段階に送られる設定温度値TSETは、ジェネレーター12の全体的なインタフェース13の一部である(図1も参照のこと)インタフェース66を通じて、医師による入力が可能である。設定温度値TSETは医師がアブレーション箇所で維持することを要求する温度を表す。その値TSETは別の方法でも確立可能である。例えば、値TSETは設定温度曲線に示される様に時間経過により様々な値を示す。この更なる詳細については後程述べることとする。 The set temperature value T SET that is sent to the first process stage can be entered by the physician through an interface 66 that is part of the overall interface 13 of the generator 12 (see also FIG. 1). The set temperature value T SET represents the temperature that the physician requires to maintain at the ablation site. The value T SET can be established in other ways. For example, the value T SET shows various values over time as shown in the set temperature curve. More details on this will be given later.

設定温度値TSETは要求される治療上の損席の特性に基づいて選択される。典型的な治療上の損傷特性はアブレーションが行われる組織の表面領域とアブレーションの深さとにある。典型的な設定温度TSETは50℃から90℃の範囲である。 The set temperature value T SET is selected based on the required therapeutic loss characteristics. Typical therapeutic damage characteristics are the surface area of the tissue to be ablated and the depth of ablation. A typical set temperature T SET ranges from 50 ° C to 90 ° C.

温度制御信号TCONTROLの入力は感知要索30によって実際の瞬時の温度状態として感知されたTM(t)に基づく。 The input of the temperature control signal T CONTROL is based on T M (t) sensed by the sensing line 30 as an actual instantaneous temperature state.

詳細に図示された実施例では、第一プロセス段階56はTCONTROLとしてサーミスター84から出力される抵抗値を受け取る(オーム値)。この抵抗値は、キャリブレーション値RCALで除算されサーミスター34の抵抗値を標準化する。
この標準化された抵抗値は、格納されるサーミスターの温度データを包含し、ジェネレーター12内の読み込み専用メモリ(ROM)テーブルへの入力値となる。このROMの出力は実際に測定された温度TM(t)である(摂氏℃)。
In the embodiment shown in detail, the first process stage 56 receives the resistance value output from the thermistor 84 as the T CONTROL (ohm value). This resistance value is divided by the calibration value R CAL to standardize the resistance value of the thermistor 34.
This standardized resistance value includes the stored temperature data of the thermistor and serves as an input value to a read only memory (ROM) table in the generator 12. The output of this ROM is the actually measured temperature TM (t) (Celsius).

M(t)の出力はジェネレーター12の全本的なインターフェース13の一部であるディスプレイ68に表示されることが望ましい(図1も参照のこと)。 The output of TM (t) is preferably displayed on a display 68 that is part of the overall interface 13 of the generator 12 (see also FIG. 1).

実際の瞬時の温度TM(t)は第一プロセス段階56により直接使用され得る。しかし、図示された望ましい実施例では、第一プロセス段階56は予測温度プロセッサー70(PTP)を含む。このPTP70はTM(t)から予測温度値(TPRED(t)として指定される)を得る。 The actual instantaneous temperature T M (t) can be used directly by the first process step 56. However, in the illustrated preferred embodiment, the first process stage 56 includes a predictive temperature processor 70 (PTP). The PTP 70 obtains a predicted temperature value (designated as T PRED (t) ) from T M (t) .

(i)予測温度プロセッサー
PTP70は継続的にTM(t)を規定のサンプル期間ΔTSAMPLEからサンプリングする。規定の基準をこのサンプルに応用することによりPTP70はアブレーション電極16に供給される電力が不変であると仮定して、各サンプル期間の最後で将来の期間(ΔTSAMPLEより大)の最後にあるべき温度状態TPRED(t)の予測を行う。この将来期間は予測期間ΔTPREDICTと呼ばれる。
(I) Predictive temperature processor
PTP 70 continuously samples T M (t) from a specified sample period ΔT SAMPLE . By applying the specified criteria to this sample, PTP 70 should be at the end of the future period (greater than ΔT SAMPLE ) at the end of each sample period, assuming that the power supplied to the ablation electrode 16 is unchanged. The temperature state T PRED (t) is predicted. This future period is called the forecast period ΔT PREDICT .

予測期間ΔTPREDICTの長さは様々な値をとり得る。その最大長はアブレーションの際に生成される温度状態に対して組織が起こし得ろと考えられる生理的な反応が考慮された組織の熱時間定数によるところが大きい。予測期間ΔTPREDICTはアブレーション熱にさらされて組織の細胞が変質を起こすと考えられる期間より長くあってはならない。
心臓組織の場合の熱時間定数は予測期間ΔTPREDICTの最長の典型として約2秒を越えないものである。約2秒後からはアブレーション中に生成される温度の領域にさらされることによって心臓組織に細胞の変質が始まることが考えられる。
The length of the prediction period ΔT PREDICT can take various values. The maximum length is largely due to the thermal time constant of the tissue, which takes into account the physiological response that the tissue is supposed to cause with respect to the temperature state generated during ablation. The predicted period ΔT PREDICT should not be longer than the period during which the cells of the tissue are expected to be altered by exposure to ablation heat.
The thermal time constant in the case of heart tissue does not exceed about 2 seconds as the longest typical of the prediction period ΔT PREDICT . After about 2 seconds, it is conceivable that the cell tissue begins to deteriorate in the heart tissue by being exposed to a region of temperature generated during ablation.

ΔTSAMPLEは、ΔTPREDICTより小さく選択される。PTP70は現在のサンプル期間の最後において瞬時の温度TM(t)を計測し、nを比較用として選択された先行するサンプル期間の数とする場合、それを1つまたはそれ以上の先行するサンプル期間TM(t-n)の最後において計測された温度と比較する。選択されたサンプル期間の間に測定された温度における変化に基づき、またΔTSAMPLEの量とΔTPREDICTとの関係を考慮して、PTP70は次式に従いTPRED(t)を予測する。

Figure 2005329265
ΔT SAMPLE is selected to be smaller than ΔT PREDICT . PTP 70 measures the instantaneous temperature T M (t) at the end of the current sample period, where n is the number of previous sample periods selected for comparison, it is one or more previous samples. Compare with the temperature measured at the end of period T M (tn) . Based on the change in temperature measured during the selected sample period and taking into account the relationship between the amount of ΔT SAMPLE and ΔT PREDICT , PTP 70 predicts T PRED (t) according to:
Figure 2005329265

ここで、

Figure 2005329265
here,
Figure 2005329265

また、i=1〜nである。 Further, i = 1 to n.

心臓アブレーションにおけるPTP70の典型的な実施例では、ΔTPREDICTは0.48秒として選択される。またΔTSAMPLEは0.02秒として選択される(50Hzのサンプリング率)。よって、この実施例では、K=24となる。
更に、この実施例では、nは1として選択されている。言い換えれば、PTP70はTM(t)を瞬時のサンプル期間(t)として扱い、TM(t-1)を先行するサンプル期間(t−1)として扱っているのである。
In an exemplary embodiment of PTP 70 in cardiac ablation, ΔT PREDICT is selected as 0.48 seconds. ΔT SAMPLE is selected as 0.02 seconds (50 Hz sampling rate). Therefore, in this embodiment, K = 24.
Further, in this example, n is selected as 1. In other words, the PTP 70 treats T M (t) as an instantaneous sample period (t) and treats T M (t−1) as the preceding sample period (t−1).

この実施例では、PTP70は次式よりTPRED(t)を導出する。 In this embodiment, the PTP 70 derives T PRED (t) from the following equation.

PRED(t)=25TM(t)−24TM(t-i)
図示された望ましい実施例では、PTP70は選択時間定数(γ)を持つ低域フィルター72を含む。後程説明される要求出力プロセッサーDPP76へ供給される前に、PTP70はTPRED(t)をフィルター72を通して平均化する。
T PRED (t) = 25T M (t) -24T M (ti)
In the preferred embodiment shown, the PTP 70 includes a low pass filter 72 having a selected time constant (γ). The PTP 70 averages T PRED (t) through the filter 72 before being fed to the demand output processor DPP 76 described below.

選択されたフィルター72の時間定数(γ)は要求される精度の程度により様々な値を示す。一般的には、約0.2秒から約0.7秒の中間領域の時間定数(γ)であれば要求の精度が得られる。先に記述されている典型的な実施例では、0.25秒の時間定数(γ)が使用されている。   The time constant (γ) of the selected filter 72 shows various values depending on the required accuracy. In general, the required accuracy can be obtained with a time constant (γ) in the intermediate region of about 0.2 seconds to about 0.7 seconds. In the exemplary embodiment described above, a time constant (γ) of 0.25 seconds is used.

PTP70の精度の度合はまた、様々な値をとるKによって変更される。更に詳しく述べると、Kの値を低くした場合、将来温度TPRED(t)の予測上でPTP70におけるより優れた精度の実現が期待できる。Kの値はΔTSAMPLE又はΔTpredict、もしくはその両者の値を選択することにより様々な値となる。選択されるΔTpredictによってKの値が変化されることが望ましい。 The degree of accuracy of the PTP 70 is also changed by K taking various values. More specifically, when the value of K is lowered, it is possible to expect higher accuracy in the PTP 70 in predicting the future temperature T PRED (t) . The value of K becomes various values by selecting the value of ΔT SAMPLE or ΔT predict or both. It is desirable that the value of K is changed by the selected ΔT predict .

精度PTP70の度合は要求次第でnのよりよい値を選択することにより改善することが可能である。TPRED(t)の計算におけるTM(t)のより過去に遡った値をとればよい訳である。 The degree of accuracy PTP 70 can be improved by choosing a better value of n as required. It is only necessary to take a value retroactive to the past of T M (t) in the calculation of T PRED (t) .

図示された望ましい実施例では、PTP70はジェネレータ12の全体インタフェース13の一部である利用者インタフェース74を含む(図1参照)。このインタフェース74を利用して、医師はサンプリング履歴(n)、予測期間ΔTPREDICT及び時間定数(γ)をオンラインでリアルタイムにて選択や更新が可能となる。 In the preferred embodiment shown, the PTP 70 includes a user interface 74 that is part of the overall interface 13 of the generator 12 (see FIG. 1). Using this interface 74, the doctor can select and update the sampling history (n), the prediction period ΔT PREDICT and the time constant (γ) in real time online.

更に多くの詳細につき後程述べているように、PTP70がオンライン上で変化するTPRED(t)を計算する際の精度を変化させる能力により、第一プロセス段階56の様々なアブレーション状態に対する可撓性を持った適応がなされる。 As discussed in more detail below, the ability of the PTP 70 to vary the accuracy in calculating the on-line changing T PRED (t) allows flexibility for various ablation conditions in the first process stage 56. Adaptation is made.

(ii)要求出力プロセッサー(DPP)
第一プロセス段階56は更に要求出力プロセッサー(DPP)76を持つ。DPP76は周期的にTPRED(t)と設定温度値TSETとを比較する。この比較結果に基づき、またアブレーション電極16に対して供給される瞬時の出力量P(t)を考慮しながら、DPP76は要求の電力出力PDEMANDを導出する。DPP76はまたシステムの他の応答時間、安定温度状態での誤差、及び最高温度超過などのような、操作目標や基準をも考慮にいれる。
(Ii) Request output processor (DPP)
The first process stage 56 further has a demand output processor (DPP) 76. The DPP 76 periodically compares T PRED (t) with the set temperature value T SET . Based on this comparison result and considering the instantaneous output amount P (t) supplied to the ablation electrode 16, the DPP 76 derives the required power output P DEMAND . The DPP 76 also takes into account operational goals and criteria such as other system response times, errors in steady temperature conditions, and maximum temperature exceeded.

第一プロセス段階56の要求電力出力PDEMANDはアブレーション電極16に供給されアブレーション電極16にて要求される局所温度状態TSETを確立もしくは維持されるべき無線周波出力量を示す。 The required power output P DEMAND of the first process stage 56 indicates the amount of radio frequency output that is supplied to the ablation electrode 16 and that is to establish or maintain the required local temperature state T SET at the ablation electrode 16.

DPP76がPDEMANDを導出する方法は様々である。例えば、比例制御原理、比例積分派生(PID)制御原理、適応制御、ニューラルネット、及びファジィ論理制御原理などが挙げられる。 There are various ways in which DPP 76 derives P DEMAND . Examples include proportional control principles, proportional-integral-derivative (PID) control principles, adaptive control, neural networks, and fuzzy logic control principles.

(a)固定TSETを利用した修正PID制御
図示された望ましい実施例では、DPP76は特に心臓アブレーションに適用するものとして修正速度PID制御技法を採用している。この技法を使用することによりDPP76は医師が確立したTSETの定数に基づいてPDEMANDの量を制御する。
(A) In the preferred embodiment that has been modified PID control illustrated using fixed T SET, DPP76 is particularly adopted corrected speed PID control techniques as applied to the cardiac ablation. By using this technique, DPP 76 controls the amount of P DEMAND based on the constant of T SET established by the physician.

望ましい図示された実施例では、DPP76は導出された操作値V0を予め選択されている設定値(Vs)と操作状態のために比較する。DPP76はこの比較に基づき誤差信号(Δ)を次により確立する。 In the preferred illustrated embodiment, the DPP 76 compares the derived operating value V 0 with a pre-selected set value (V s ) for operating conditions. Based on this comparison, DPP 76 establishes an error signal (Δ) by:

Δ=VS−VD DPP76は、下記に示される誤差信号Δの現在及び過去の値の非線型関数に基づいて、次の期間PDEMAND(t+1)のために電力要求信号を発信する。 Δ = V S −V D DPP 76 transmits a power demand signal for the next period P DEMAND (t + 1) based on a nonlinear function of the current and past values of error signal Δ shown below. .

DEMAND(t+1)=f(Δ1,Δ2,Δ3,...,Δn
一般的常識としては、fはDPP76がその処理機能を実行する際にたどるN個の変数の非線型関数である。Δ1,Δ2,Δ3,...,ΔnはN個の各々の瞬間での誤差信号Δの値である。DPP76はそれゆえ、誤差信号Δの現在及び過去の値の非線型関数に基づく増加によって電力を調整する。
P DEMAND (t + 1) = f (Δ 1 , Δ 2 , Δ 3 ,..., Δ n )
As common general knowledge, f is a non-linear function of N variables that the DPP 76 follows when executing its processing function. Δ 1 , Δ 2 , Δ 3 ,. . . , Δ n are the values of the error signal Δ at each of the N moments. DPP 76 therefore adjusts the power by an increase based on a nonlinear function of the current and past values of error signal Δ.

更に詳細を述べると、図示された望まれる実施例では、各々のサンプル期間(t)の終わりで、DPP76は次期サンプル期間(t+1)のために必要とされる要求電力出力を次式により導出する。   More specifically, in the illustrated preferred embodiment, at the end of each sample period (t), DPP 76 derives the required power output required for the next sample period (t + 1) by the following equation: .

DEMAND(t+1)=P(t)+S[αE(t)−βE(t-1)+δE(t-2)
この時、非線型関数f(Δ)は次式で表される。
P DEMAND (t + 1) = P (t) + S [αE (t) −βE (t−1) + δE (t−2) ]
At this time, the nonlinear function f (Δ) is expressed by the following equation.

f(Δ)=S[αE(t)−βE(t-1)+δE(t-2)
誤差信丹ΔはE(t)として表現される。この時、VO=TPRED、VS=TSET、よって、E(t)=TSET−TPRED(t)となる。この実施例では、TPRED(t)がPTP70によって決定される時に、本質的にそのままでいるTSETの発端値が選択されている。
f (Δ) = S [αE (t) −βE (t−1) + δE (t−2) ]
The error Shindan Δ is expressed as E (t) . At this time, V O = T PRED and V S = T SET , so that E (t) = T SET −T PRED (t) . In this embodiment, when T PRED (t) is determined by the PTP 70, the starting value of T SET that is essentially intact is selected.

そして、α、β及びδは比例定数Kp(差の大きさに関係する)、整数定数Ki(終了時の差の変化に関係する)及び派生定数Kd(終了時の差の変化率に関係する)に基づく、通常の速度PIDを表すものとされる。また、ΔTSAMPLEは次式で与えられる。

Figure 2005329265
Α, β, and δ are proportional constants K p (related to the magnitude of the difference), integer constants K i (related to changes in the difference at the end), and derived constants K d (change rate of the difference at the end). It is assumed to represent a normal speed PID based on ΔT SAMPLE is given by the following equation.
Figure 2005329265

そして
また、Sは選択されたスケーリング要因で、その値はTPRED(t)がTSETより大きくとも小さくとも次式に従う。
S is the selected scaling factor, and its value follows the following formula whether T PRED (t) is larger or smaller than T SET .

S=X、ただしE(t)>0(すなわち、TSET>TPRED(t)
S=Y、ただしE(t)<0(すなわち、TSET<TPRED(t)
またSの値は非対称であり、すなわちXはYと異なりまた、Y>Xとなることが最も望ましい。
S = X, where E (t) > 0 (ie T SET > T PRED (t) )
S = Y, where E (t) <0 (ie, T SET <T PRED (t) )
Further, the value of S is asymmetric, that is, it is most desirable that X is different from Y and that Y> X.

上述の関係から要望の誤差E(t)はゼロとして維持されるべきと仮定される。
その他の要望の誤差値も使用可能であろ。非対称のスケーリング要因Sを利用することにより、要望の非線型応答f(Δ)が継続的に要望の誤差E(t)を維持させる。
要望の誤差E(t)をゼロに維持することにおいて、DPP76のf(Δ)は電力を増加させる(TPRED(t)<TSETの時)よりも速く電力を低下させる(TPRED(t)>TSETの時)。
From the above relationship, it is assumed that the desired error E (t) should be maintained as zero.
Other desired error values can be used. By utilizing an asymmetric scaling factor S, the desired nonlinear response f (Δ) continuously maintains the desired error E (t) .
In maintaining desire of the error E (t) to zero, DPP76 of f (delta) decreases the faster power than increasing power (when T PRED (t) <T SET ) (T PRED (t ) When > T SET ).

図示された望まれる実施例では、DPP76は係数として固定値Kp、Ki及びKdを使い、特殊なアブレーション状態は無視することとしている。 In the preferred embodiment shown, DPP 76 uses fixed values K p , K i and K d as coefficients and ignores special ablation conditions.

変化するアブレーション状態に対してもPTP70によるTPRED(t)の最初の計算の調整をすることによって、PDEMANDの計算はオンラインで医師により適用させることができる。PTP70によるオンラインでの調整による可撓性のおかげで、複雑なKp、Ki及びKdの値のテーブルはアブレーション状態の変化に順応するためとしてシステムに置く必要はなくなる。 By adjusting the initial calculation of T PRED (t) by PTP 70 for changing ablation conditions, the calculation of P DEMAND can be applied by the physician online. Thanks to the flexibility of on-line adjustment by the PTP 70, a complicated table of K p , K i and K d values need not be placed in the system to accommodate changes in ablation conditions.

適用者たちの間では次のKp、Ki及びKdの値がDPP76での使用にて可能であると決定されている。 The following K p , K i, and K d values have been determined to be possible for use with DPP 76 among the applicators.

p=0.025375 Ki=97.0695 Kd=7.82×10-5
DPP76の典型的な実施例では、 ΔTSAMPLE=0.02、
従って α=0.99998 β=0.93750 δ=3.91×10-3である。
K p = 0.025375 K i = 97.0695 K d = 7.82 × 10 −5
In an exemplary embodiment of DPP 76, ΔT SAMPLE = 0.02,
Therefore, α = 0.999998 β = 0.93750 δ = 3.91 × 10 −3 .

DPP76のこの典型的な実施例では、 S=2.0、ただしE(t)>0(すなわち、TSET>TPRED(t)
そして、 S=8.0、ただしE(t)<0(すなわち、TSET<TPRED
である。
In this exemplary embodiment of DPP 76, S = 2.0, where E (t) > 0 (ie, T SET > T PRED (t) )
And S = 8.0, where E (t) <0 (ie, T SET <T PRED )
It is.

この典型的な実施例では、使用できる電力に制限がない場合、PDEMAND(t)を5秒以内にTSET±3℃に届くよう調整している。またピークの安定状態温度誤差(TSET−TPRED(t)として定義される)を3℃以下に保つことも目的とされる。実施例はまた、PDEMAND(t)を継続的に調整し、3℃より大きくなりTSETが超過するのを回避する。 In this exemplary embodiment, if there is no limit to the power that can be used, P DEMAND (t) is adjusted to reach T SET ± 3 ° C. within 5 seconds. It is also intended to keep the peak steady state temperature error (defined as T SET -T PRED (t)) below 3 ° C. The example also continuously adjusts P DEMAND (t) to avoid exceeding T SET above 3 ° C.

(b)様々なTSETを使用した修正PID制御
代替的な実施例では、DPP76は先に述べた修正速度PID制御を利用することによりTSETの継続的な値の変化に基づきPDEMANDの量を制御する。この実施例では、TSETは時間についての線型又は非線型もしくはそれら双方の関数として表される(図6A及び図6B参照)。この実施例では、TSETは組織を加熱する時の温度の時間に対する曲線からなる(図6A及び図6B参照)。この曲線は最初の期間において設定される第一温度値及び少なくとももう1つの第一期間後の第二期間で設定されるけ加温度値を持つ。
(B) Modified PID control using various T SET
In an alternative embodiment, DPP 76 controls the amount of P DEMAND based on a continuous change in T SET by utilizing the previously described modified speed PID control. In this example, T SET is expressed as a function of time, linear or non-linear (see FIGS. 6A and 6B). In this example, T SET consists of a curve with respect to time of temperature when tissue is heated (see FIGS. 6A and 6B). The curve has a first temperature value set in the first period and a heating temperature value set in the second period after at least another first period.

図6Aが示すように、TSETはアブレーション処理の開始時における線型関数の項の中に表されることが可能である(例えば、開始の5秒間)。t=0秒からt=5秒まで、TSETの値は漸進的に選択された勾配で直線的に増加する。t=6秒の所で、TSETは非線型として表され始め、TSETは予め選択されていろアブレーションの最終制御値へ近づきながら勾配は平らになる。 As FIG. 6A shows, T SET can be expressed in the term of the linear function at the beginning of the ablation process (eg, 5 seconds of start). From t = 0 seconds to t = 5 seconds, the value of T SET increases linearly with a progressively selected slope. At t = 6 seconds, T SET begins to appear non-linear, and the T SET is preselected and the slope flattens as it approaches the final control value for ablation.

代替的な実施例では(図6Bに示される)、TSETは熱アブレーション前の熱マッピングを適応して複雑な曲線を示す。図6Bが示すように、t=0秒からt=2秒まではTSETの値は漸進的に選択された勾配で直線的に増加する。t=3秒の所でTSETは非線型関数として表され始め、TSETは最初の予め選択されている熱マッピングの値へ近似しながら勾配は平らになる。勾配は再びTSETの値が漸進的に選択された勾配で直線的に増加しはじめるt=10となるまで平らな状態のままとなる。t=13秒の所でTSETは再び非線型関数として表され始め、TSETは第二の予め選択されている組織アブレーションの値に近似して勾配は平らになる。図6Bで示される例では、TSETの熱マッピングの第一番目の値は45℃から50℃の範囲であるが、組織アブレーションのTSETの第二番目の値は50℃から90℃の範囲であり、70℃当たりが望ましい。更に、TSETは時間の真の関数として示されることも可能である。 In an alternative embodiment (shown in FIG. 6B), T SET adapts the thermal mapping prior to thermal ablation to show a complex curve. As shown in FIG. 6B, from t = 0 seconds to t = 2 seconds, the value of T SET increases linearly with a progressively selected slope. t = T SET at 3 seconds at the beginning is represented as a non-linear function, T SET slope flattens with approximation to the first pre-selected value of the thermal mapping. The gradient remains flat until t = 10 where again the value of T SET begins to increase linearly with the progressively selected gradient. At t = 13 seconds, T SET again begins to be expressed as a non-linear function, and T SET approximates the second preselected tissue ablation value and the slope becomes flat. In the example shown in FIG. 6B, the first value of T SET thermal mapping ranges from 45 ° C. to 50 ° C., while the second value of T SET for tissue ablation ranges from 50 ° C. to 90 ° C. And around 70 ° C. is desirable. Furthermore, T SET can be shown as a true function of time.

図6Aもしくは図6Bのいずれの実施例でも、DPP76は入力として規定の設定温度曲線を示すTSETの継続的に変化する値を受け取る。システムは、TSETの定数値に基づいてPDEMANDを導出するのと同じ方法でそれらの変化する値に基づきE(t)を計算してPDEMANDを導出する。 In either the embodiment of FIG. 6A or FIG. 6B, DPP 76 receives as an input a continuously changing value of T SET indicative of a specified set temperature curve. System derives P DEMAND by calculating E (t) based on the value of change in them in the same way as to derive the P DEMAND based upon a constant value of T SET.

(c)適応制御システム
図7は適応制御原理を利用してPDEMANDを導出するDPP76の代賛的な実施例を示す。この実施例ではDPP76は入力として前述の方法でTSET及びTPREDを受け取る。TSETの値は前述したように固定化したり、また時間によって変化させたりすることが可能である。
(C) Adaptive control system
FIG. 7 shows an alternative embodiment of DPP 76 that derives P DEMAND using adaptive control principles. In this embodiment, DPP 76 receives T SET and T PRED as input in the manner described above. The value of T SET can be fixed as described above or can be changed with time.

図7の実施例では、DPP76は更に一対の適応フィルター78及び80を持つ。どちらのフィルター78及び80ともそれらの間の関係と仮定されて表される入力に基づいた出力を生成する。図示された実施例では、出力は仮定された関係に基づいて DPP76が独立して計測した外部状態の概算値からなる。DPP76は概算出力値を実際に計測した外部状態とを比較して、仮定された関係の係数を調整することで、それら両者間の誤差を最小化する。   In the embodiment of FIG. 7, DPP 76 further has a pair of adaptive filters 78 and 80. Both filters 78 and 80 produce an output based on the input expressed assuming the relationship between them. In the illustrated embodiment, the output consists of an estimate of the external state that DPP 76 independently measured based on the assumed relationship. The DPP 76 compares the estimated output value with the actually measured external state, and adjusts the coefficient of the assumed relationship, thereby minimizing the error between them.

図7に示されるDPP76の実施例では、フィルター78は入力としてRF源48によってアブレーション電極16に適用される瞬時の電力P(t)を受け取る。フィルター78は出力としてP(t)及びP(t)とアブレーション箇所における温度T(t)との間の仮定された関係を受け取り、感知要素30が感知すべき温度状態TSET(t)の概算値を生成する。その結果フィルター78は組織がアブレーション電極16に接触する時の熱転送関数を概算する。 In the DPP 76 embodiment shown in FIG. 7, filter 78 receives as input an instantaneous power P (t) applied to ablation electrode 16 by RF source 48. Filter 78 receives as output the assumed relationship between P (t) and P (t) and the temperature T (t) at the ablation site, and approximates the temperature state T SET (t) that the sensing element 30 should sense. Generate a value. As a result, the filter 78 approximates the heat transfer function as the tissue contacts the ablation electrode 16.

DPP76は概算温度TEST(t)を実際に感知要素30にて感知した温度T(t)から減算することにより温度誤差信号TEを導出する加算接合82を含む。DPP76は誤差信号TEをフィルター78へフィードバックする。フィルター78はP(t)及びT(i)との間の仮定した関係の係数を調整し誤差TEの量を最少化する。 DPP76 includes summing junction 82 to derive a temperature error signal T E by subtracting from the temperature T sensed actually at sensing element 30 to estimate the temperature T EST (t) (t) . The DPP 76 feeds back the error signal T E to the filter 78. Filter 78 is to minimize the amount of error T E to adjust the assumed coefficient of relations between P (t) and T (i).

望ましい実施例では、フィルター78は有限線型シーケンスを利用してP(i)及びT(i)との間の仮定される関係を表す。数列は現在瞬時電力P(t)及び過去電力P(t-n)とに基づいて将来温度TEST(t+1)を概算するものである。なおnは過去の電力状態とみなされる数値を表す。量nは要求される情度により様々な値をとり得る。 In the preferred embodiment, filter 78 utilizes a finite linear sequence to represent the assumed relationship between P (i) and T (i) . The numerical sequence approximates the future temperature T EST (t + 1) based on the current instantaneous power P (t) and the past power P (tn) . Note that n represents a numerical value regarded as a past power state. The quantity n can take various values depending on the required situation.

図示された実施例ではフィルター78は現在の電力P(t)及び先行する電力P(t-1)(すなわち、n=1)を考慮する。この実施例では、有限線型シーケンスは次の通りに表される。 In the illustrated embodiment, the filter 78 considers the current power P (t) and the preceding power P (t-1) (ie, n = 1). In this example, the finite linear sequence is represented as follows:

EST(t+1)=aP(t)+bP(t-1)
この時、a及びbは仮定転送係数を表す。
T EST (t + 1) = aP (t) + bP (t-1)
At this time, a and b represent assumed transfer coefficients.

仮定転送係数は最初は誤差信号TEを最小化するためにその時調整される選択値からなる。この適応調整は様々な既知の技法を利用すろことにより達成させることができる。例えば、係数は誤差TEの平方を最少化する傾向を持つ最小二乗平均(LMS)法に基づくことにより調整が可能である。 Assuming the transfer factor is initially composed of selected value is adjusted at that time to minimize the error signal T E. This adaptive adjustment can be achieved by utilizing various known techniques. For example, the coefficients can be adjusted by based on the least mean square (LMS) method which tends to minimize the square error T E.

LMS法は以下の式に従って係数a及びbを更新する。   The LMS method updates the coefficients a and b according to the following formula:

E(t) =T(t)−TEST(t)(t+1)=a(t)+μP(t)E(t)(t+1)=b(t)+μP(t-1)E(t)
この時、μはアルゴリズムのステップ数である。
T E (t) = T (t) −T EST (t) a (t + 1) = a (t) + μP (t) T E (t) b (t + 1) = b (t) + μP (t -1) T E (t)
At this time, μ is the number of steps of the algorithm.

μは大きいほどより収束率が速くなるが最適な係数についての波長も大きくなる。またμが小さくなると収束率及び最適な係数についての波長は縮小する。μの最適な値はモデル化されたシステムの特性によって変わる。図示された電極−生体−組織システムの場合、μは0.01から0.5の間にある。   The larger μ is, the faster the convergence rate is, but the wavelength for the optimum coefficient is also increased. Also, as μ decreases, the convergence rate and the wavelength for the optimum coefficient are reduced. The optimal value of μ depends on the characteristics of the modeled system. For the illustrated electrode-bio-tissue system, μ is between 0.01 and 0.5.

フィルター80はフィルター78の逆数である。フィルター80は入力として、加算接合84が生成した温度誤差信号ΔTを受け取る。加算接合84はTPREDICT(t)をTSETよりより減算して誤差信号ΔTを生成する。 Filter 80 is the inverse of filter 78. The filter 80 receives as an input the temperature error signal ΔT generated by the summing junction 84. Summing junction 84 subtracts T PREDICT (t) from T SET to generate error signal ΔT.

フィルター80は出力として、フィルター78が使用する電力P(t)及び温度T(t)との間の仮定関係の逆数に基づきΔTを考慮に入れどの程度電力P(t)を修正すべきかの近似値を示すΔPを生成する。フィルター78へ与えられる仮定された関係との関連においてフィルター80によって利用されるその関係は二次テイラー級数を使用し次式にて概算される。

Figure 2005329265
The filter 80 approximates how much the power P (t) should be corrected taking into account ΔT based on the reciprocal of the hypothetical relationship between the power P (t) used by the filter 78 and the temperature T (t) as output. ΔP indicating the value is generated. The relationship utilized by the filter 80 in relation to the hypothesized relationship provided to the filter 78 is approximated using the second order Taylor series:
Figure 2005329265

フィルター80はその係数をフィルター78が加算接合82の誤差信号TBに基づいて係数a及びbに対して行った調整と関連させて調整することにより、この誤差信号TEの量を最小化する。 Filter 80 minimizes the amount of error signal T E by adjusting its coefficients in relation to the adjustments that filter 78 made to coefficients a and b based on error signal T B at summing junction 82. .

フィルター80のその出力ΔPはアブレーション処理の最初に開始電力レベルP0に初期化され別の加算接合86を通って供給される。加算接合86は逆数フィルター80のΔP出力とともに継続的に開始電力値の調整を行う。加算接合86の出力はその結果PDEMANDからなることとなる。 Its output ΔP of the filter 80 is initialized to the starting power level P 0 at the beginning of the ablation process and supplied through another summing junction 86. The summing junction 86 continuously adjusts the starting power value together with the ΔP output of the reciprocal filter 80. The output of summing junction 86 will consequently consist of P DEMAND .

図7に示されるDPP76は出力PDEMANDを第二プロセス段階58へ送ってP(t)を修正する。 The DPP 76 shown in FIG. 7 sends the output P DEMAND to the second process stage 58 to modify P (t) .

(d)ニューラルネット予測制御
組織細胞とそれと接触する金属のアブレーション電極16との間の特定の熱交換状態のために感知要素30によって計測される温度は実際の最高の組織温度と必ずしも一致はしない。このことは最も高温な箇所が組織の表面直下の熱エネルギーを放射する電極16(そしてまた感知要素30)が組織に接触する所から約0.5mmから1.0mmの所にあることによろものである。もし電力が組織に対してあまりにも急激に適用されると、この局部の実際の最高組織温度は100℃を越えることにより組織を乾燥化させてしまう。
(D) Neural network predictive control
The temperature measured by the sensing element 30 for a particular heat exchange condition between the tissue cell and the metal ablation electrode 16 in contact therewith does not necessarily match the actual maximum tissue temperature. This is because the hottest point is about 0.5 mm to 1.0 mm from where the electrode 16 (and also the sensing element 30) radiating thermal energy directly below the surface of the tissue contacts the tissue. . If power is applied to the tissue too rapidly, the actual maximum tissue temperature in this local area will exceed 100 ° C., causing the tissue to dry.

図11Aはニューラルネット制御原理を利用してPDEMANDを導出するDPP76の代替的な実施例を示している。この実施例では、PTP70は入力としてニューラルネット予測計器200から最高温度の組織局部TMAXPRED(t)の予測温度値を受け取っている。DPP76はこのTMAXPREDICT(t)とTSETとのとの間の差異に基づいてPDEMAND(t+1)を導出する。TSETの値は固定化されることもあるが、また、前述のように時間の経過とともに様々な値をとることもあり得る。 FIG. 11A shows an alternative embodiment of DPP 76 that derives P DEMAND using neural network control principles. In this embodiment, the PTP 70 receives the predicted temperature value of the highest temperature tissue local T MAXPRED (t) from the neural network prediction instrument 200 as an input. DPP 76 derives P DEMAND (t + 1) based on the difference between T MAXPREDICT (t) and T SET . The value of T SET may be fixed, but may take various values as time passes as described above.

この実施例では、予測計器200は、まだ隠れている層もあるが、二層のニューラルネットからなる。この予測計器200は入力として要素30(TM(t-k+l))が感知した過去の温度サンプルKの集合を受け取る。例えば、0.02秒の期間サンプリングをする上で過去2秒間を追う場合、K=100となる。 In this embodiment, the prediction instrument 200 consists of a two-layer neural network, although some layers are still hidden. This prediction instrument 200 receives as input a set of past temperature samples K sensed by element 30 ( TM (t-k + l) ). For example, in the case of sampling for a period of 0.02 seconds and following the past 2 seconds, K = 100.

予測計器200は、第一及び第二の隠れている層、4つのニューロン、指定されたN(L.X)を含む。Lは層1又は層2を識別し、Xは層上のニューロンを識別する。第一の層(L=1)は3個のニューロン(X=1から3)、続けてN(1.1)、N(1.2)及びN(1.3)となる。第二の層(L=2)は1つの出力ニューロン(X=1)からなりN(2.1)に指定される。 Predictive instrument 200 includes first and second hidden layers, four neurons, and designated N (LX) . L identifies layer 1 or layer 2, and X identifies neurons on the layer. The first layer (L = 1) has 3 neurons (X = 1 to 3), followed by N (1.1) , N (1.2) and N (1.3) . The second layer (L = 2) consists of one output neuron (X = 1) and is designated N (2.1) .

感知要素30TM(t-i+l)(i=1からK)の荷重した過去のサンプルは、第一層の各々のニューロンN(1,1)、N(1,2)及びN(1,3)に対する入力として供給される。図11は荷重した入力サンプルをWL (k,N)として表す。この時L=1、kはサンプルオーダー、そしてNは第一層での入力ニューロン番号1、2又は3である。 The past sample loaded with sensing element 30T M (t-i + l) (i = 1 to K) is obtained from each neuron N (1,1) , N (1,2) and N (1 , 3) as input. FIG. 11 represents the loaded input sample as W L (k, N) . At this time, L = 1, k is the sample order, and N is the input neuron number 1, 2, or 3 in the first layer.

第二層の出力ニューロンN(2,1)は入力としてニューロンN(1,1)、N(1,2)及びN(1,3)の荷重した出力を受け取る。図11は荷重した出力をWL (o.x)として表す。ここで、L=2、oは第一層の出力ニューロン1、2又は3、そしてxは第二層の入力ニューロン番号1である。これらの荷重した入力に基づきながら、出力ニューロンN(2,1)はTMAXPRED(t)を予測する。 The second layer output neuron N (2,1) receives as input the weighted outputs of neurons N (1,1) , N (1,2) and N (1,3) . FIG. 11 represents the loaded output as W L (ox) . Here, L = 2, o is the first layer output neuron 1, 2 or 3, and x is the second layer input neuron number 1. Based on these weighted inputs, output neuron N (2,1) predicts T MAXPRED (t) .

予測計器200は実験的に予め得られている既知のデータ集合に基づいて学習されたものとなってなければならない。例えば、バックプロパゲーションモデルを利用して予測計器200は誤差が最小のデータ集合の既知の最高温度に基づいて予測するものとして学習され得る。学習過程が完了すると予測計器200はTMAXPRED(t)を予測するものとして利用可能となる。 The prediction instrument 200 must be learned on the basis of a known data set obtained experimentally in advance. For example, using the back-propagation model, the prediction instrument 200 can be learned to predict based on the highest known temperature of the data set with the smallest error. When the learning process is complete, the prediction instrument 200 is available for predicting T MAXPRED (t) .

図11Bが示すように、第一プロセス段階56では単ニューラルネット201を利用してPDEMAND(t)を導出することが可能である。この実施例では、網201は入力として、感知器30からのkの温度の過去のサンプルに加えてTSETの値及び電力P(t)を受け取る。網201は最高予測温度をTSET又はそれに近い値に維持する要求電力レベルを反映するPDEMAND(t)を出力として導出する。開始する前に、要求の入力の全てに基づく解決を含むデータの集合は、予測計器201のニューラルネットが入力を操作し最小誤差量において要求される出力を得るための学習をするのに必要である。 As shown in FIG. 11B, in the first process step 56, it is possible to derive P DEMAND (t) using a single neural network 201. In this embodiment, network 201 receives as input the value of T SET and power P (t) in addition to the past samples of temperature k from sensor 30. The network 201 derives as output P DEMAND (t) that reflects the required power level that maintains the highest predicted temperature at or near T SET . Before starting, a set of data including solutions based on all of the requested inputs is necessary for the neural network of the predictive instrument 201 to learn to manipulate the inputs and obtain the required output at the minimum amount of error. is there.

(e)ファジイ論理制御 図12はファジイ論理制御原理を利用してPDEMANDを導出する第一プロセス段階56の代替的な実施例を示す。この実施例では、第一プロセス段階56は入力として感知器30から温度信号TM(t)を受け取るファジイ化装置202を持つ。
ファジィ化装置202はまた入力の定数値もしくは継統的に変化する値としてTSETも受け取る。ファジイ化装置202はTM(t)の入力データを関係原則におけるTSETとの関連に基づきファジイ入力へと変換させる。例えば、ファジイ入力は「涼しい」や「温かい」や「より温かい」や「熱い」といったTM(t)に対するTSETとの比較における度合(又はメンバーシップ関数)を決定することができる。
(E) Fuzzy Logic Control FIG. 12 shows an alternative embodiment of the first process stage 56 that derives P DEMAND using fuzzy logic control principles. In this embodiment, the first process stage 56 has a fuzzification device 202 that receives the temperature signal T M (t) from the sensor 30 as an input.
The fuzzifier 202 also receives T SET as an input constant value or a continuously changing value. The fuzzy digitizer 202 converts the input data of T M (t) into a fuzzy input based on the relationship with T SET in the relational principle. For example, the fuzzy input can determine the degree (or membership function) in comparison with T SET for T M (t) such as “cool”, “warm”, “warmer”, and “hot”.

ファジイ入力は、入力を電力の記述ラベルに翻訳することによってファジイ出力に変換するI/Oマッパー204を通される。これは、例えば「if ファジイ入力=...thenファジイ出力=...」のように表される言語の「if−then」規則を利用することによって目的を果たす。代替的にはより複雑なマッピングマトリクス操作も利用可能である。   The fuzzy input is passed through an I / O mapper 204 that translates the input into a fuzzy output by translating it into a power descriptive label. This serves the purpose by utilizing the “if-then” rule of the language, eg expressed as “if fuzzy input = ... then fuzzy output = ...”. Alternatively, more complex mapping matrix operations can be used.

例えば、もしTM(t)が「涼しい」場合、1/Oマッパー204は記述ラベル「最大肯定」を出力して電力の比較的大きな増加が求められていることを示す。同様に、もしTM(t)が「熱い」場合、I/Oマッパー204は記述ラベル「最大否定」を出力して電力の比較的大きな減少が求められていろことを示す。中間的なファジイ入力「温かい」及び「より温かい」はファジイ出力として「最小肯定」及び「最小否定」のような中間的な記述ラベルを作る。 For example, if T M (t) is “cool”, 1 / O mapper 204 outputs a descriptive label “maximum positive” to indicate that a relatively large increase in power is sought. Similarly, if T M (t) is “hot”, I / O mapper 204 outputs a descriptive label “maximum negation” to indicate that a relatively large reduction in power is desired. Intermediate fuzzy inputs “Warm” and “Warmer” produce intermediate descriptive labels such as “Minimum positive” and “Minimum negative” as fuzzy outputs.

これらのファジイ出力は非ファジイ化装置206を通される。また非ファジィ化装置206はファジイ出力がP(t)の変化量に関係することから実際の電力P(t)を入力として受け取る。P(t)及びファジイ出力に基づく要求の変化量に基づき非ファジイ化装置206はPDEMAND(t)を導出する。 These fuzzy outputs are passed through the defuzzifier 206. The defuzzification device 206 receives as inputs actual power P (t) of from the fuzzy output is related to the amount of change in P (t). The defuzzification device 206 derives P DEMAND (t) based on the change amount of the request based on P (t) and the fuzzy output.

I/Oマッパー204の関係集合及び規則を精細に整えるために、ファジイ論理制御装置が使用の前に既知データ集合に基づき学習されていることが望まれる。   In order to refine the relational set and rules of the I / O mapper 204, it is desirable that the fuzzy logic controller be learned based on the known data set before use.

B.第二プロセス段階
図示された望ましい実施例では、第二プロセス段階58(図5参照)は、変換器112を持つ。変換器112は電力入力信号に基づいて命令電圧濡号VDEMAND(t)を導出し、源48に供給される電圧の大きさV(t)を調整し、その結果としてP(t)が調整される。このようにする代わりに、変換器112が電力入力信号に基づく命令電流信号IDEMAND(t)を導出し、源48に供給される電流の大きさを調整し、同等の結果を果たすことも可能である。
B. Second process stage
In the preferred embodiment shown, the second process stage 58 (see FIG. 5) has a converter 112. The converter 112 derives a command voltage wet sign V DEMAND (t) based on the power input signal and adjusts the magnitude V (t) of the voltage supplied to the source 48, resulting in the adjustment of P (t). Is done. Alternatively, the converter 112 can derive a command current signal I DEMAND (t) based on the power input signal and adjust the magnitude of the current supplied to the source 48 to achieve an equivalent result. It is.

(i)電力低下段階
ある実施例では、変換器112に対する電力入力はDPP76に導出されるものとしてPDEMAND(t)からもなり得る。図示された望ましい実施例では、第二プロセス段階58にはDPP76及び変換器112との間に要求電力低下段階94が存在する。電力低下段階94は、PDEMAND(t)を入力として受け取り、その時点で行われている1つもしくはそれ以上のその他の操作状態を考慮しながら、修正された要求電力信号MPDEMAND(t)を、生成する。変換器112はその入力としてMPDEMAND(t)を受け取る。
(I) Power reduction stage
In one embodiment, the power input to converter 112 can also consist of P DEMAND (t) as derived to DPP 76. In the preferred embodiment shown, the second process stage 58 includes a power requirement reduction stage 94 between the DPP 76 and the converter 112. The power reduction stage 94 receives P DEMAND (t) as an input and takes the modified demand power signal MP DEMAND (t) into account, taking into account one or more other operating conditions being performed at that time. , Generate. Converter 112 receives MP DEMAND (t) as its input.

更に具体的には、電力低下段階94は電極が確実な操作状態にあるかを監視する。電力低下段階94は監視される状態を第二操作状態として予め定められた基準とで比較し、第二操作状態が予め定められた基準と合致しない時は、誤差信号を発信する。誤差信号に対する対応としては、電力低下段階94は非線型の方法でPDEMAND(t)に対し修正を施し、MPDEMAND(t)を規定の低要求電力出力PLOWに設定する。誤差信号がない場合は、電力低下段階94はMPDEMAND(t)値としてPDEMAND(t)の値を保持する。 More specifically, the power reduction stage 94 monitors whether the electrode is in a reliable operating state. The power reduction stage 94 compares the monitored state with a predetermined criterion as the second operating state, and sends an error signal when the second operating state does not match the predetermined criterion. In response to the error signal, power reduction stage 94 modifies P DEMAND (t) in a non-linear manner and sets MP DEMAND (t) to the prescribed low required power output P LOW . If there is no error signal, the power reduction stage 94 holds the value of P DEMAND (t) as the MP DEMAND (t) value.

LOWの値はゼロより大きく定められるが、人体組織アブレーションの行われる箇所の電力レベルよりは低いことが望ましい。図示された望ましい実施例では、PLOWは約1ワットである。 The value of P LOW is determined to be greater than zero, but is preferably lower than the power level at the site where human tissue ablation is performed. In the preferred embodiment shown, P LOW is about 1 watt.

電力低下段階94はMPDEMAND(t)値を非線型の方法で設定し、電力低下モードを起こさせている操作状態が止むとすぐにPDEMAND(t)の値に戻す。 The power reduction stage 94 sets the MP DEMAND (t) value in a non-linear manner and returns it to the value of P DEMAND (t) as soon as the operating condition causing the power reduction mode stops.

図示された望ましい実施例では、電力低下段階94は規定の電力又は温度条件に対応している。図8は概略的に電力低下段階94の望ましい実施例を示す。   In the preferred embodiment shown, the power reduction stage 94 corresponds to a specified power or temperature condition. FIG. 8 schematically illustrates a preferred embodiment of the power down stage 94.

電力低下段階94にはマイクロスイッチ108及び110がある。マイクロスイッチ108は入力としてPDEMAND(t)をDPP76(図5も参照)から受け取る。マイクロスイッチ110は入力としてPLOWの値を受け取る。出力線120は変換器112を並列にマイクロスイッチ108及び110の出力部に接続する。 The power down stage 94 includes microswitches 108 and 110. Microswitch 108 receives P DEMAND (t) as an input from DPP 76 (see also FIG. 5). Microswitch 110 receives the value of P LOW as input. Output line 120 connects converter 112 in parallel to the outputs of microswitches 108 and 110.

電力低下段階はまた3個の比較器114、116及び118を含んでいる。各比較器114、116及び118は独立して様々な操作状態を考慮しながらマイクロスイッチ108及び110を制御する。   The power down stage also includes three comparators 114, 116 and 118. Each comparator 114, 116 and 118 independently controls the microswitches 108 and 110 while taking into account various operating conditions.

図示された望ましい実施例では(図8参照)、比較器114、116及び118の出力はORゲート122に接続される。出力スイッチ線Sはマイクロスイッチ108まで至る一方、否定スイッチ線SNEGはマイクロスイッチ110まで至る。いずれの比較器114、116及び118から何も誤差信号が来ない場合(全ての操作状態が規定の基準と一致している場合)は、S=1(スイッチ108を閉じる)及びSNEG=0(スイッチ110を開く)となる。いずれかの比較器114、116及び118から誤差信号があった場合(少なくとも1つの操作状態が規定の基準と一致しない場合)は、S=0(スイッチ108を開く)及びSNEG=1(スイッチ110を閉じる)となる。 In the preferred embodiment shown (see FIG. 8), the outputs of comparators 114, 116 and 118 are connected to OR gate 122. The output switch line S extends to the micro switch 108, while the negative switch line S NEG reaches the micro switch 110. If no error signal comes from any of the comparators 114, 116 and 118 (when all operating conditions match the specified criteria), S = 1 (switch 108 is closed) and S NEG = 0 (Open switch 110). If there is an error signal from any of the comparators 114, 116 and 118 (if at least one operating state does not match the specified criteria), S = 0 (open switch 108) and S NEG = 1 (switch 110 is closed).

(a)最高出力状態に基づいて
比較器114の出力は規定の最高電力状態を考慮する。比較器114は電流の瞬時電力P(t)をその(+)入力として、また規定の最高電力値PMAXをその逆数又は(−)入力として、受け取る。
(A) Based on the maximum output state
The output of the comparator 114 takes into account the specified maximum power state. The comparator 114 receives the current instantaneous power P (t) as its (+) input and the prescribed maximum power value P MAX as its reciprocal or (−) input.

この実施例では、比較器114はP(t)を規定の最高出力値PMAXと比較する。誤差が存在しない状態とはP(t)<PMAXの場合である。この状態の時に、比較器114はマイクロスイッチ108を閉じ、マイクロスイッチ110を開く、という設定を行う。この状態の時、マイクロスイッチ108はPDEMAND(t)の値を出力MPDEMAND(t)として通す。
誤差が存在する状態とは、P(t)≧PMAXの場合である。この状態の時には、比較器114は、マイクロスイッチ108を開き、マイクロスイッチ110を閉じる、という設定を行う。この状態の時、マイクロスイッチ108はPDEMAND(t)の値の通過をさえぎりPLOWを出力MPDEMAND(t)とする。要するに、P(t)≧PMAXの時は、段階94はPDEMAND(t)をPLOWまで瞬時に非線型的に低減させる。
In this embodiment, the comparator 114 compares P (t) with a specified maximum output value P MAX . The state where there is no error is a case where P (t) <P MAX . In this state, the comparator 114 performs setting such that the micro switch 108 is closed and the micro switch 110 is opened. In this state, the micro switch 108 passes the value of P DEMAND (t) as the output MP DEMAND (t) .
The state where an error exists is a case where P (t) ≧ P MAX . In this state, the comparator 114 performs setting such that the micro switch 108 is opened and the micro switch 110 is closed. In this state, the micro switch 108 blocks the passage of the value of P DEMAND (t) and sets P LOW as the output MP DEMAND (t) . In short, when P (t) ≧ P MAX , step 94 instantaneously reduces P DEMAND (t) to P LOW in a non-linear manner.

MAXの値はアブレーション処理の特殊な要求によって様々な値をとり得る。
ジェネレーター12は、その全体的なインターフェース13の一部分としてのインタフェース96を、医師がPMAX(図1も参照)を選択及び調整するために持つこともできる。
The value of P MAX can vary depending on the special requirements of the ablation process.
The generator 12 may also have an interface 96 as part of its overall interface 13 for the physician to select and adjust P MAX (see also FIG. 1).

心蔵アブレーションでは、PMAXがアブレーション電極の表面部が拡大するのととも増加し、PMAXは約50ワットから約200ワットの領域にあると考えられている。 In cardiac ablation, P MAX increases as the surface of the ablation electrode expands, and P MAX is believed to be in the region of about 50 watts to about 200 watts.

図9が示すように、PMAXの値もまた、医師によって設定される直接の電力入力に基づくのではなく、むしろ使用されるアブレーション電極の物理的あるいは機能的特質に基づくか、またはその両者に基づいて設定されることが可能である。 As FIG. 9 shows, the value of P MAX is also not based on the direct power input set by the physician, but rather based on the physical or functional characteristics of the ablation electrode used, or both. Can be set on the basis.

アブレーション電極の物理的あるいは機能的特質とは、表面部、電極の外形、電極の指向性、及び電極場の分散特性、などが挙げられる。例えば、電極は表面部が小さくなることによって通常は低電力設定が期待されるようになる。   Examples of the physical or functional characteristics of the ablation electrode include the surface portion, the outer shape of the electrode, the directivity of the electrode, and the dispersion characteristics of the electrode field. For example, the electrode is normally expected to have a low power setting due to the smaller surface area.

電極の種類及びPMAXとの関係は実験・観察を重視した試験によって決定され得る。その試験結果は調査電力基準表102に書き移され、ジェネレーター12のROMに置くことができる(図9に示される通り)。 The relationship between the type of electrode and P MAX can be determined by a test that focuses on experiments and observations. The test results are copied to the survey power criteria table 102 and can be placed in the ROM of the generator 12 (as shown in FIG. 9).

望ましい実施例では、電力低下段階94Aは自動的に調査電力基準表102に書き移された電力基準に基づきPMAXを設定するレジスター98を持つ。 In a preferred embodiment, the power down stage 94A has a register 98 for setting the P MAX based on automatically written to investigate power reference table 102 transferred power criteria.

レジスター98は医師が使用する電極のタイプを入力するための入力部100(ジェネレーターの全体的なインターフェース13の一部分、図1も参照)を持つ。そしてレジスター98は電力基準表102に基づき第二プロセス段階58にPMAXを自動的に設定する。 Resistor 98 has an input 100 (a portion of the generator's overall interface 13, see also FIG. 1) for inputting the type of electrode used by the physician. The register 98 then automatically sets P MAX to the second process stage 58 based on the power reference table 102.

このようにする代わりに(図9が示すように)、カテーテル14がジェネレーター12に接続された時に、カテーテル14はそれ自身で自動的に電極タイプを表す識別信号を作る手段持つことも可能である。信号は接続された電極16の特定の物理的あるいは遂行上の特性をユニークに識別する。   Instead of doing this (as FIG. 9 shows), when the catheter 14 is connected to the generator 12, the catheter 14 can itself have a means of automatically generating an identification signal representing the electrode type. . The signal uniquely identifies a particular physical or performance characteristic of the connected electrode 16.

この編成では、データ獲得要素106はカテーテル14の識別信号を尋ねて読み、電極タイプを識別する。要素106はその時調査表102を参照し、自動的にレジスター98を経由してPMAXを設定する。 In this organization, the data acquisition element 106 interrogates and reads the catheter 14 identification signal to identify the electrode type. The element 106 then refers to the survey table 102 and automatically sets P MAX via the register 98.

自動的に電極タイプの識別信号を生成するための手段は様々である。図10は望ましい編成を示す。   There are various means for automatically generating an electrode type identification signal. FIG. 10 shows the desired organization.

図示された実施例では、カテーテルハンドル20は規定のオーム値を持っレジスターRを持つ。このRのオーム値は、キャリブレーションの抵抗値RCAL(以前に述べたとおり)の合計及び選択されるアドオン抵抗値R1とを表す。キャリブレーションの抵抗RCALはカテーテル14にあるサーミスター34に依存する固定値である。アドオン抵抗値RIの大きさは予め決定してある増加量の中で電極のタイプによって様々な値をとる。 In the illustrated embodiment, the catheter handle 20 has a resistor R with a defined ohm value. This R ohm value represents the sum of the calibration resistance value R CAL (as previously described) and the selected add-on resistance value R 1 . The calibration resistance R CAL is a fixed value depending on the thermistor 34 in the catheter 14. The magnitude of the add-on resistance value R I takes various values depending on the type of electrode within a predetermined increase amount.

例えば、タイプ1の電極としては5000オームのアドオン値RIが割り当てられる。またタイプ2の電極は10,000オームのアドオン値RI、タイプ3の電極は15,000オームのアドオン値RI、等と割り当てられる。 For example, an add-on value R I of 5000 ohms is assigned to a type 1 electrode. Also, type 2 electrodes are assigned an add-on value R I of 10,000 ohms, type 3 electrodes are assigned an add-on value R I of 15,000 ohms, and so on.

サーミスター34の固定キャリブレーション抵抗値Rcを4000オームと仮定すると、タイプ1の電極のハンドル20は9000オームのレジスターRを持つこととなる(4000オームのキャリブレーション抵抗Rc+5000オームのアドオン抵抗RI)。タイプ2の電極のハンドル20では14,000オームのレジスターR(4000オームのキャリブレーション抵抗Rc+10,000オームのアドオン抵抗RI)、タイプ3の電極のハンドル20では19,000オームのレジスターR(4000オームのキャリブレーション抵抗Rc+15,000オームのアドオン抵抗RI)となる。 Assuming the fixed calibration resistance value R c of the thermistor 34 is 4000 ohms, the handle 20 of the type 1 electrode will have a resistor R of 9000 ohms (4000 ohm calibration resistance R c +5000 ohm add-on resistance) R I ). The Type 2 electrode handle 20 has a 14,000 ohm resistor R (4000 ohm calibration resistance R c +10,000 ohm add-on resistance R I ), and the Type 3 electrode handle 20 has a 19,000 ohm resistor R (4000 ohm Calibration resistance R c + 15,000 ohm add-on resistance R I ).

データ獲得要素106中の調査表104(図9に示す)はキャリブレーション抵抗の定数RCALを格納し、アドオン抵抗RIの領域は識別化された電極タイプ、及びそれらの合計(システムが実際に感知するレジスターRの値)に対応する。 The survey table 104 (shown in FIG. 9) in the data acquisition element 106 stores the calibration resistance constant R CAL , the area of the add-on resistance R I is the identified electrode type, and their total (the system actually Corresponding to the value of register R to be sensed).

ジェネレーター12に接続した時、要素106はハンドル20中のレジスターRの総合オーム値を感知する。要素106は調査表104を参照する。調査表104の中には、10,000オーム未満として感知された総合抵抗Rはタイプ1の電極として識別され、10,000オームから15,000オームまでとして感知された総合抵抗Rはタイプ2の電極として識別され、そして15,000オームより大きく20,000オーム以内として感知された総合抵抗Rはタイプ3の電極として識別される。   When connected to the generator 12, the element 106 senses the total ohm value of the resistor R in the handle 20. Element 106 references survey table 104. In the survey table 104, the total resistance R sensed as less than 10,000 ohms is identified as a type 1 electrode, the total resistance R sensed as 10,000 to 15,000 ohms is identified as a type 2 electrode, and A total resistance R sensed as greater than 15,000 ohms and within 20,000 ohms is identified as a Type 3 electrode.

要素106はその時電力基準調査表102を参照し、対応電力状態を得る。レジスター98は自動的にPMAXを電力低下段階94Aにて設定する。 The element 106 then refers to the power reference survey table 102 to obtain the corresponding power state. Register 98 automatically sets the P MAX at power down stage 94A.

更に調査表104を参照して、データ獲得要素106は既知のアドオン値を識別された電極タイプに従って減算する。この方法では、ジェネレーター12もまたサーミスター34のキャリブレーション抵抗RCALの値を導出する。既に述べた通り(また図5に示すように)第一プロセス段階56はキャリブレーション抵抗及びサーミスターによって感知される抵抗を処理し、先に述べたように、温度TM(t)を導出する。 With further reference to the survey table 104, the data acquisition element 106 subtracts a known add-on value according to the identified electrode type. In this method, the generator 12 also derives the value of the calibration resistance R CAL of the thermistor 34. As already mentioned (and as shown in FIG. 5), the first process stage 56 processes the calibration resistance and the resistance sensed by the thermistor to derive the temperature T M (t) as described above. .

代替的な実施例では(図示省略)、レジスターRの代わりに、ハンドルが固体マイクロチップ、ROM、EEROM、EPROM、又は不揮発性RAMを持つことができる。   In alternative embodiments (not shown), instead of register R, the handle can have a solid microchip, ROM, EEROM, EPROM, or non-volatile RAM.

マイクロチッブはサーミスター34のキャリブレーション抵抗(又は複数サーミスターのキャリブレーション抵抗)及び電極のタイプを適切に表現する値をデジタル値で予めプログラミングしておくことが可能である。この編成では、マイクロチップはデータ獲得要素106から要求があった時それらの値をレジスター98へ出力する。   The microchip can be preprogrammed with digital values that appropriately represent the calibration resistance of the thermistor 34 (or the calibration resistance of multiple thermistors) and the type of electrode. In this organization, the microchip outputs those values to the register 98 when requested by the data acquisition element 106.

(b)最高絶対温度状態に基づいて
比較器116の出力は規定の最高絶対温度状態に応答する。比較器116はその(+)入力で温度値TPRED(t)をPTP70から受け取る。比較器116はその逆数又は(−)の入力として規定の最高温度値TMAXを受け取る。
(B) Based on maximum absolute temperature condition
The output of comparator 116 is responsive to a specified maximum absolute temperature condition. Comparator 116 receives temperature value T PRED (t) from PTP 70 at its (+) input. The comparator 116 receives the specified maximum temperature value T MAX as its reciprocal or (−) input.

この実施例では、比較器116はTPRED(t)を規定の最高温度値TMAXと比較する。誤差なしの状態の場合はTPRED(t)<TMAXである。この状態の場合、比較器116はマイクロスイッチ108を閉じ、マイクロスイッチ110を開く設定をする。この状態の時、マイクロスイッチ108はPDEMAND(t)の値を出力MPDEMAND(t)として通過させる。 In this embodiment, the comparator 116 compares T PRED (t) with a specified maximum temperature value T MAX . In the case of no error state, T PRED (t) <T MAX . In this state, the comparator 116 is set to close the microswitch 108 and open the microswitch 110. In this state, the micro switch 108 passes the value of P DEMAND (t) as the output MP DEMAND (t) .

誤差が存在する状態とはTPRED(t)≧TMAXの時である。この状態の時は、比較器116はマイクロスイッチ108を開き、マイクロスイッチ110を閉じるという設定を行う。この状態の時は、マイクロスイッチ108はPDEMAND(t)の値の通過をふさぎ、PLOWは出力MPDEMAND(t)になる。要するに、TPRED(t)≧TMAXの時には、段階94はPLOWに対するPDEMAND(t)を瞬時に非線型的に減少させる。 The state where an error exists is when T PRED (t) ≧ T MAX . In this state, the comparator 116 opens the micro switch 108 and closes the micro switch 110. In this state, the micro switch 108 blocks the passage of the value of P DEMAND (t) and P LOW becomes the output MP DEMAND (t) . In short, when T PRED (t) ≧ T MAX , step 94 instantaneously non-linearly decreases P DEMAND (t) for P LOW .

MAXの値は様々な方法で規定される。例えば、その値は医師が入力した選択絶対値であることもある。心臓アブレーションについては、TMAXの値は80℃から95℃の間の領域にあり、約90℃が望ましい典型値であると考えられている。 The value of T MAX is defined in various ways. For example, the value may be a selected absolute value entered by a physician. For cardiac ablation, the value of T MAX is in the region between 80 ° C. and 95 ° C., and approximately 90 ° C. is considered a desirable typical value.

(c)最高絶対温度状態に基づいて
比較器118の出力はTSETに基づき次式に従って、規定の増加温度状態TINCRに応答する。
(C) Based on maximum absolute temperature condition
The output of the comparator 118 is responsive to a specified increased temperature state T INCR according to the following equation based on T SET .

INCR=TSET+INCR
ここでINCRは予め選択されている増加量である。
T INCR = T SET + INCR
Here, INCR is a preselected increase amount.

INCRは様々な値をとり、また TSETも全く同様に様々な値をとり得る。どちらも医師の判断及び経験的データに基づくものである。心臓アブレーションにおけるINCRの典型的な値は2℃から8℃の範囲にあり、望ましくは約5℃の値であると考えられている。 INCR takes various values, also T SET may also take just as different values. Both are based on physician judgment and empirical data. Typical values for INCR in cardiac ablation are in the range of 2 ° C. to 8 ° C., desirably about 5 ° C.

比較器116は、比較器114の場合と同様に、その(+)入力で温度値TPRED(t)をPTP70から受け取る。比較器116はその逆数又は(−)入力として規定の増加温度値TINCRを受け取る。 Comparator 116 receives temperature value T PRED (t) from PTP 70 at its (+) input, as in comparator 114. The comparator 116 receives the specified increased temperature value T INCR as its reciprocal or (−) input.

この実施例では、比較器116はTPRED(t)を規定の増加温度値TINCRと比較している。誤差なしの状態とはTRPED(t)<TINCRの場合のことである。この状態の時、比較器116はマイクロスイッチ108を閉じ、マイクロスイッチ110を開くという設定を行う。この状態の時、マイクロスイッチ108は、PDEMAND(t)の値を出力MPDEMAND(t)として通過させる。 In this embodiment, the comparator 116 compares T PRED (t) with a specified increased temperature value T INCR . The error-free state is when T RPED (t) <T INCR . In this state, the comparator 116 performs setting such that the micro switch 108 is closed and the micro switch 110 is opened. In this state, the micro switch 108 passes the value of P DEMAND (t) as the output MP DEMAND (t) .

誤差が存在する状態とはTPRED(t)≧TINCRの場合のことである。この状態の時、比較器116はマイクロスイッチ108を開き、マイクロスイッチ110を閉じるという設定をする。この状態の時、マイクロスイッチ108はPDEMAND(t)の値の通過をさえぎり、PLOWは出力MPDEMAND(t)となる。要するに、TPRED(t)≧TINCRの時は、段階94はPDEMAND(t)をPLOWまで瞬時に非線型的に減少させるのである。 The state where an error exists is a case where T PRED (t) ≧ T INCR . In this state, the comparator 116 sets the micro switch 108 to open and the micro switch 110 to close. In this state, the micro switch 108 blocks the passage of the value of P DEMAND (t) and P LOW becomes the output MP DEMAND (t) . In short, when T PRED (t) ≧ T INCR , step 94 instantaneously reduces P DEMAND (t) to P LOW in a non-linear manner.

(d)要求電圧の生成
もしも比較器114、116又は118のいずれかがスイッチ108を開き、かつスイッチ110を閉じている場合は(すなわち、少なくとも1つの誤差状態が存在する時)、PLOWは瞬時にMPDEMAND(t)として設定される。この状態の下で、変換器112はPLOWをMPDEMAND(t)として受け取る。もしも比較器114、116及び118のいずれもスイッチ108を開かず、またスイッチ110を閉じていない場合は、変換器112はMPDEMAND(t)としてPDEMAND(t)を受け取る。
(D) Generation of required voltage
If any of the comparators 114, 116 or 118 opens the switch 108 and closes the switch 110 (ie when at least one error condition exists), P LOW instantaneously MP DEMAND (t) Set as Under this condition, the converter 112 receives P LOW as MP DEMAND (t) . If none of comparators 114, 116, and 118 open switch 108 and switch 110 is closed, converter 112 receives P DEMAND (t) as MP DEMAND (t) .

第二プロセス段階58の変換器112がVDEMAND(t)を生成しP(t)を調整する方法については様々なものがある。例えば、変換器112は、比例制御原理、比例積分導関数(PID)制御原理、ニューラルネット、ファジイ論理、もしくは適応制御原理等を採ることが可能である。 There are various ways in which the converter 112 of the second process stage 58 generates V DEMAND (t) and adjusts P (t) . For example, the converter 112 can adopt a proportional control principle, a proportional integral derivative (PID) control principle, a neural network, a fuzzy logic, an adaptive control principle, or the like.

ある実施例では、変換器112は既知のPID原理を採用しVDEMANDを導出している。この実施例では、変換器112はMPDEMAND(t)を乗算器60から得られる生成電力信号P(t)と比較する。この実施例では、変換器112はまた生成電力信号P(t)の継続的な変化をも考慮している。これらの条件に基づき、第二プロセス段階58の変換器112は要求電圧信号VDEMANDを導出する。 In one embodiment, the converter 112 employs known PID principles to derive V DEMAND . In this embodiment, converter 112 compares MP DEMAND (t) with the generated power signal P (t) obtained from multiplier 60. In this embodiment, converter 112 also takes into account continuous changes in the generated power signal P (t) . Based on these conditions, the converter 112 in the second process stage 58 derives the required voltage signal V DEMAND .

このようにする代わりに、変換器112は比例制御原理を利用することによって直接MPDEMAND(t)を次式に従い要求電圧VDEMAND(t)に変換することも可能である。

Figure 2005329265
Instead of this, the converter 112 can directly convert MP DEMAND (t) to the required voltage V DEMAND (t) according to the following equation by using the proportional control principle.
Figure 2005329265

ここでZ(t)は感知されたシステムのインピーダンスであり、またVDEMAND(t)は出力電圧のRMS値である。 Where Z (t) is the sensed system impedance and V DEMAND (t) is the RMS value of the output voltage.

(e)インピーダンス監視
この、そしてまたその他の目的として、ジェネレーター12はインピーダンスマイクロプロセッサー88を持つことが望まれる。このインピーダンスマイクロプロセッサー88は感知トランス62、64から既に規定された値として瞬時の電力信号I(t)及び瞬時の電圧信号V(t)を受け取る。マイクロプロセッサー88は次式に従いインピーダンスZ(t)(オーム値)を導出する。

Figure 2005329265
(E) Impedance monitoring
For this and other purposes, the generator 12 is desired to have an impedance microprocessor 88. The impedance microprocessor 88 receives the instantaneous power signal I (t) and the instantaneous voltage signal V (t) from the sensing transformers 62 and 64 as already defined values. The microprocessor 88 derives the impedance Z (t) (ohm value) according to the following equation.
Figure 2005329265

望ましくは、ジェネレーター12はその全体的なインターフェース13の一部分としてのディスプレイ90を持ち計測インピーダンスZ(t)を示したい(図1も参照)。 Preferably, the generator 12 has a display 90 as part of its overall interface 13 and wants to show the measured impedance Z (t) (see also FIG. 1).

マイクロプロセッサー88はまた概してサンプリングされたインピーダンスZ(t)の超過時間の記録を継続的に維持する。これにより、マイクロプロセッサーは選択されたインターバルの間のインピーダンス中の変化を計算し、予め決定されている基準に基づく適切な制御信号を生成する。電力低下段階94がPLOWとしてPDEMAND(t)を設定し組織アブレーションを中止する場合でも、マイクロプロセッサーは衣然として継続的に処理Z(t)に対し以降に設定されるための役割を果たす。 The microprocessor 88 also generally maintains a record of the overtime of the sampled impedance Z (t) . This causes the microprocessor to calculate the change in impedance during the selected interval and generate an appropriate control signal based on a predetermined criterion. Even if the power reduction stage 94 sets P DEMAND (t) as P LOW and stops tissue ablation, the microprocessor continues to play a role to be continuously set for process Z (t) thereafter. .

例えば、仮に計測されたインピーダンスが予め規定した設定の範囲を越えたとしても、マイクロプロセッサー88は命令信号を生成しアブレーション電極16に対しての電力供給を打ち切る。心臓アブレーション処理におけるインピーダンスの設定範囲は約50から300オームであると考えられている。   For example, even if the measured impedance exceeds a predetermined setting range, the microprocessor 88 generates a command signal and stops supplying power to the ablation electrode 16. The impedance setting range for cardiac ablation is considered to be about 50 to 300 ohms.

インピーダンスがその設定範囲の中から、継続的に、それを越える増加をし始めた時に、最も有り得る可能性としてはアブレーション電極16上での凝固形成が挙げられる。設定範囲を越えるようなインピーダンスの急激な上昇は突然の凝固形成の発生が又はアブレーション電極16の位置に突然の変移があったものと考えられる。インピーダンスの急激な変動はまたアブレーション電極16及び対象となる組織との間の不十分な接触によるものとも考え得る。全て早急な対処が必要である。例えば、アブレーション電極16を取り出し洗浄するか、またはアブレーション電極16を交換する等が必要である。   The most likely possibility is the formation of coagulation on the ablation electrode 16 when the impedance begins to increase continuously beyond that set range. It is considered that a sudden increase in impedance exceeding the set range is a result of sudden formation of coagulation or a sudden change in the position of the ablation electrode 16. The sudden change in impedance can also be attributed to inadequate contact between the ablation electrode 16 and the tissue of interest. Everything needs immediate attention. For example, it is necessary to take out and clean the ablation electrode 16 or replace the ablation electrode 16.

ジェネレーター12は見え、かつ聞こえるアラーム92をその全体的なインターフェース13(図1も参照)の一部分として持ち、それらのインピーダンス関連の状態が発生した場合、警告を利用者に伝えることが望ましい。   The generator 12 has a visible and audible alarm 92 as part of its overall interface 13 (see also FIG. 1) and it is desirable to communicate a warning to the user when these impedance related conditions occur.

非常に高いインピーダンス値が発生した時は、皮膚の中性電極18との不十分な接触状態か、もしくはジェネレーター12における電気的な問題が考えられる。再度、このことは早急に対処が必要なことをお伝えする。   When a very high impedance value is generated, there may be insufficient contact with the neutral electrode 18 in the skin or an electrical problem in the generator 12. Again, this tells us that it needs to be dealt with immediately.

(f)誤差遮断モード
電力低下段階94は急に低減しても、瞬時の高電力又は高温状態としての規定に基き、電力供給は停止しない。図示された望ましい実施例では、第二プロセス段階58はまた誤差遮断段階128を持つ。この誤差遮断段階128は、設定期間に渡る規定の超過温度状態の持続又は発生済みもしくは発生しつつあるシステム障害状態に対応する。誤差遮断フェーズ126は全ての電極16に対する電力供給を停止する。誤差遮断フェーズ128は電源低下モードとは別れて働くことができる。
(F) Error cutoff mode
Even if the power reduction stage 94 is suddenly reduced, the power supply is not stopped based on the provision of instantaneous high power or high temperature. In the preferred embodiment shown, the second process stage 58 also has an error blocking stage 128. This error block stage 128 corresponds to a sustained overtemperature condition over a set period or a system fault condition that has occurred or is occurring. The error cut-off phase 126 stops power supply to all the electrodes 16. The error cut-off phase 128 can work separately from the power down mode.

例えば、TPRED(t)がTSETに勝る量がINCRの量の分未満である間は、電力低下段階94CはPLOWを設定することはない。ただし、もしこの超過温度状態が規定の期間より長く(例えば、2秒から5秒)続く場合は、第二プロセス段階58は本番もしくは開発中のシステム障害と仮定され、電力遮断を開始すべき状態とされ得る。 For example, as long as T PRED (t) exceeds T SET by less than INCR, power reduction stage 94C will not set P LOW . However, if this over-temperature condition lasts longer than a specified period (eg 2 to 5 seconds), the second process stage 58 is assumed to be a production or developing system failure, and a condition to initiate a power shutdown Can be.

その他の例での方法によると、TPRED(t)≧TMAX又はTINCRの場合、電力低下段階94B又は電力低下段階94CはPLOW設定の動機付けとなる。もしこの超過温度状態が規定の期間の間の電力低下状態の間に渡り続く場合は(例えば、2秒から5秒)、第二プロセス段階58は、発生済みか又は発生しつつあるシステム障害状態と仮定され、電力遮断を開始すべき状態とされる。 According to other example methods, if T PRED (t) ≧ T MAX or T INCR , the power reduction stage 94B or power reduction stage 94C is a motivation for setting P LOW . If this overtemperature condition persists during a power down condition for a specified period of time (eg, 2 to 5 seconds), the second process stage 58 has occurred or is about to occur It is assumed that power interruption should be started.

ジェネレーター12は規定に基づいてアブレーション処理上の制御を提洪する。電力の監視及び制御は、安定生理制限の設定中、アブレーション電極16に対する無線周波エネルギーの効果的な供給を確実なものとする。   The generator 12 provides control over the ablation process based on the rules. Power monitoring and control ensures an effective supply of radio frequency energy to the ablation electrode 16 during the setting of stable physiological limits.

ジェネレーター12はまた電力に基づく代替的な制御モードを持つ。このモードではジェネレーター12は計測温度状態とは無関係に設定電力状態を維持することに努める。ジェネレーター12は、例えば使用中の電極16に温度感知要素30がない時、又は電極16に温度感知要素30はあったとしても医師の選択によって、電力制御モードへ切り換えることもある。   Generator 12 also has an alternative control mode based on power. In this mode, the generator 12 strives to maintain the set power state regardless of the measured temperature state. The generator 12 may switch to a power control mode, for example when the electrode 16 in use does not have a temperature sensing element 30 or, if there is a temperature sensing element 30 on the electrode 16, at the physician's choice.

図示された望ましい実施例は、デジタル処理を利用したコンポーネントに制御されるマイクロプロセッサーの使用により情報解析及びフィードバック信号の生成ができることを暗示している。マイクロスイッチを利用したその他の論理制御回路、AND/ORゲート、発明家、等々は、コンポーネンを制御するマイクロプロセッサー及び望ましい実施例に示されている技術と同等として評価されるべきである。   The preferred embodiment shown implies that information analysis and feedback signal generation can be achieved through the use of a microprocessor controlled by components utilizing digital processing. Other logic control circuits utilizing microswitches, AND / OR gates, inventors, etc. should be evaluated as equivalent to the techniques shown in the microprocessor and preferred embodiments for controlling the components.

本発明の様々な特徴は、以下の請求の範囲で記述される。
本発明はその性質又は重要な特徴から離脱することなく数種の形式で具体化できる。本発明の範囲は、添付の請求の範囲で定義されるものであり、請求の範囲の前の具体的な記述で定義されるものではない。請求の範囲と同等の意義及び領域内に当てはまる全ての実施例は、従って請求の範囲に含まれるものとする。
Various features of the invention are set forth in the following claims.
The present invention can be embodied in several forms without departing from its nature or important characteristics. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and not by the specific description preceding the claims. All embodiments that fall within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced by the claims.

図1は、エネルギー放射電極とそれに結合したエネルギージェネレーターとを持つ組織アブレーションシステムの透視図である。FIG. 1 is a perspective view of a tissue ablation system having an energy emitting electrode and an energy generator coupled thereto. 図2、図3及び図4は、それぞれ、温度感知部を備え、図1に示されたシステム関係する電極の、立測面図、端面図、横断面図(図3の4−4線に沿って切った面)である。2, 3, and 4 are each provided with a temperature sensing unit, and an elevational view, an end view, and a cross-sectional view of the system-related electrode shown in FIG. A surface cut along the surface). 図2、図3及び図4は、それぞれ、温度感知部を備え、図1に示されたシステム関係する電極の、立測面図、端面図、横断面図(図3の4−4線に沿って切った面)である。2, 3, and 4 are each provided with a temperature sensing unit, and an elevational view, an end view, and a cross-sectional view of the system-related electrode shown in FIG. A surface cut along the surface). 図2、図3及び図4は、それぞれ、温度感知部を備え、図1に示されたシステム関係する電極の、立測面図、端面図、横断面図(図3の4−4線に沿って切った面)である。2, 3, and 4 are each provided with a temperature sensing unit, and an elevational view, an end view, and a cross-sectional view (on line 4-4 in FIG. 3) of the electrodes related to the system shown in FIG. 1. A surface cut along the surface). 図5は、図1に示されたシステムにおいて、エネルギーを電極へ供給するジェネレーターの概略図である。このジェネレーターは特殊修正PID制御技術を利用し、感知した温度に応答して電力を変更することにより要求された設定温度を維持するものである。FIG. 5 is a schematic diagram of a generator for supplying energy to the electrodes in the system shown in FIG. This generator utilizes special modified PID control technology to maintain the required set temperature by changing power in response to the sensed temperature. 図6A及び図6Bは、ジェネレーターのが継続的に維持する設定温度状態の曲線を示すグラフである。6A and 6B are graphs showing a curve of a set temperature state that the generator continuously maintains. 図7は、図5に示されたジェネレーターに関係した利用における代替的なシステムの概略図で、適応制御技術を利用し、感知温度に応答して適応電力を変更するものである。FIG. 7 is a schematic diagram of an alternative system for use in connection with the generator shown in FIG. 5, which uses adaptive control techniques to change the adaptive power in response to the sensed temperature. 図8は、図5に示されたジェネレーターに関係した利用におけるシステムの概略図で、規定の電力か又は温度状態に応答して電力をスケールダウンするものである。FIG. 8 is a schematic diagram of a system in use in connection with the generator shown in FIG. 5, which scales down the power in response to either a specified power or temperature condition. 図9は、図5に示されたジェネレーターに関係した利用におけるシステムの概略図で、図8で示された電力スケールバックシステムによる利用のための最高電力状態を確立するものである。FIG. 9 is a schematic diagram of a system in use related to the generator shown in FIG. 5, which establishes the highest power state for use by the power scaleback system shown in FIG. 図10は、図9で示されたシステムのより詳細な一例を示す概略図で、アブレーション電極の物理的特徴に基づいて最高出力状態を自動的に確立するものである。FIG. 10 is a schematic diagram showing a more detailed example of the system shown in FIG. 9, which automatically establishes the maximum power state based on the physical characteristics of the ablation electrode. 図11A/Bは、ニューラルネット予測計器の実施例の概略図で、最高組織温度の予測に対しての応答においての電力の変更によって、要求の設定温度を維持するものである。FIG. 11A / B is a schematic diagram of an embodiment of a neural net prediction instrument that maintains the required set temperature by changing the power in response to the prediction of the highest tissue temperature. 図11A/Bは、ニューラルネット予測計器の実施例の概略図で、最高組織温度の予測に対しての応答においての電力の変更によって、要求の設定温度を維持するものである。FIG. 11A / B is a schematic diagram of an embodiment of a neural net prediction instrument that maintains the required set temperature by changing the power in response to the prediction of the highest tissue temperature. 図12は、ファジイ論理の実施例の概略図で、要求の設定温度状態を維持するものである。FIG. 12 is a schematic diagram of an embodiment of fuzzy logic that maintains the required set temperature state.

Claims (1)

実施例に記載の装置。 Device as described in the examples.
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